Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Установлен новый мировой рекорд мощности лазерного импульса

Установлен новый мировой рекорд мощности лазерного импульса
Ученым из Лаборатории Беркли удалось достичь рекордного квадриллиона Ватт в импульсе, длящемся 40 фемтосекунд, на лазерной установке ускорителя заряженных частиц BELLA.


 

 

 

На днях, в конце июля лазерная система Лазерного Ускорителя в Лаборатории Беркли (the Berkeley Lab Laser Accelerator, BELLA), продемонстрировала импульсы мощностью в один пэтаватт и длительностью в 40 фемтосекунд, частота импульсов составила 1 Герц - то есть один импульс в секунду. Один петаватт равен 10 в пятнадцатой степени ватт, другими словами, одному квадриллиону ватт! Продолжительность импульса, напротив, равна одной фемтосекунде - 10 в минус пятнадцатой степени секунды, или одной квадриллионной доле секунды.

До этого ни одна лазерная система в мире не достигала подобной мощности при такой относительно высокой частоте импульсов. BELLA, создание которой находится на завершающем этапе, расположена в Национальной Лаборатории имени Лоуренса Беркли при Министерстве Энергетики США (the U.S. Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory).

 

Лазерная установка BELLA. Модули на переднем плане "растягивают" изначально короткие и слабые лазерные импульсы, которые впоследствии усиливаются в длинной центральной камере

 

«Это новый мировой рекорд», - отмечает Вим Леманс (Wim Leemans) из Подразделения Исследования Ядерного Синтеза (Berkeley Lab's Accelerator and Fusion Research Division, AFRD) в разговоре со своей командой об их техническом успехе. Леманс работал над запуском проекта BELLA в 2006 году, а сейчас возглавляет программу Интегрированных Исследований в области Лазерных и Оптических Ускорительных Систем (Lasers and Optical Accelerator Systems Integrated Studies program, LOASIS) в подразделении AFDR.

Поздравляя группу ученых, занимающуюся проектом BELLA, директор Лаборатории Беркли Пол Аливисатос (Paul Alivisatos) заявил: «Это существенный прогресс на пути к созданию нового поколения компактных и намного более эффективных ускорителей как инструментов фундаментальной науки».

Директор подразделения AFDR Стивен Гоурли (Stephen Gourlay) напоминает, что «еще не так давно сам проект BELLA был только мечтой, а теперь открываются перспективы для еще более интересных и важных с научной точки зрения систем».

Леманс добавляет, что «ускоритель BELLA станет особым инструментом в лазерных технологиях, а также в направлении физики, изучающем взаимодействие частиц материи. Пиковая мощность лазера даст нам доступ к новым режимам, позволяя собирать на базе BELLA компактные ускорители частиц для физики высоких энергий и настольные лазеры на свободных электронах для исследования новых материалов и биологических систем. А рабочая частота лазера сделает возможным серии повторяющихся экспериментов в разумные промежутки времени».

 

Процесс настройки системы с высокой пиковой мощностью

 

В основу проекта BELLA легли годы исследований лазерных плазменных ускорителей в рамках программы LOASIS. В отличие от обычных ускорителей, которые используют модулированные электрические поля для ускорения заряженных частиц вроде протонов или электронов, лазерные плазменные ускорители генерируют так называемые волны электронной плотности, которые проходят через плазму благодаря лазерным лучам, нагревающим и «прожигающим» путь в газовом облаке, либо проникают через заполненные плазмой капиллярные сети внутри кристаллов, к примеру, сапфиров. Волны захватывают часть свободных электронов из плазмы и ускоряют их до очень высоких значений энергии на крайне коротких дистанциях – ускоренные электроны словно скользят по гребням быстрых как свет волн.

Ученые из программы LOASIS преодолели планку мощности электронных пучков в 100 миллионов электронвольт (100 MeV) в 2004 году, а один миллиард электронвольт (1 GeV) был достигнут ими в 2006 – в сапфировом блоке всего 3.3. сантиметров в длину. Тогда и стартовала работа над проектом ускорителя BELLA.

Ожидается, что лазерная установка из системы BELLA сможет генерировать пучки электронов с энергией в 10 миллиардов электронвольт (10 GeV). Ранее на Стенфордском Линейном Ускорителе (the Stanford Linear Accelerator Center) были получены электронные пучки мощностью в 50 GeV по традиционной технологии, однако для этого потребовался ускоритель длиной в две мили. Для сравнения, длина ускорителя BELLA равна всего одному метру (лазерная установка размещена в соседней комнате).

 

Длина основного кольца Большого Адронного Коллайдера, как известно, составляет более двух с половиной километров - против одного метра у Ускорителя BELLA.

 

«Наши «ноу-хау» помогут нам собрать собственную лазерную установку с такими характеристиками, которые необходимы для того, чтобы будущая система могла излучать стабильные, настраиваемые электронные пучки не менее 10-ГЭв с низким временем «разогрева», - продолжает Леманс. «Новые технологии ведут к новой науке, BELLA – прекрасный тому пример».

Лазерная система BELLA уже способна выдавать на выходе «сжатую» энергию в 42.4 Джоуля за период в 40 фемтосекунд с частотой 1 Hz. Пиковая мощность в один петаватт в два раза превосходит мощность импульсов даже тех лазеров, которые, как говорят, генерируют излучение, по своей энергии равное национальным показателям энергопотребления в США «в каждый момент времени».  Слово «момент» обладает особым значением в данном контексте, поскольку средняя мощность лазерной установки BELLA составляет всего 42.4 ватта – примерно как у обычной домашней лампы накаливания. Гигантская же пиковая мощность достигается путем «сжатия» этой незначительной энергии в один чрезвычайно короткий импульс.

Лазерная система BELLA проектировалась командой под руководством Франсуа Люро (Francois Lureau) из компании Thales of France с целью полной интеграции с оборудованием и системами безопасности Лаборатории Беркли. Эксперименты, направленные на получение «10-миллиардных» электронных пучков для сверхмощных лазерных импульсов, начнутся уже осенью 2012 года.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
1
Впервые на карту нанесена граница гелиосферы

Впервые на карту нанесена граница гелиосферы

Впервые на карту была нанесена граница гелиосферы, что позволило ученым лучше понять, как взаимодействуют солнечный и межзвездный ветер.

«Физические модели теоретизировали эту границу в течение многих лет», - сказал Дэн Рейзенфельд, ученый из Лос-Аламосской национальной лаборатории и ведущий автор статьи, опубликованной в Astrophysical Journal. «Но впервые мы действительно смогли измерить его и составить трехмерную карту». Гелиосфера - это пузырь, созданный солнечным ветром, потоком протонов, электронов и альфа-частиц, который рас...
15.06.21 09:57
0
1
Смерть звезды сыграет в пинбол планетами

Смерть звезды сыграет в пинбол планетами

Четыре планеты, находящиеся в идеальном ритме вокруг ближайшей звезды, обречены на привязку к своей системе, когда их солнце погибнет, предсказывает новое исследование.

Астрономы смоделировали, как изменение гравитационных сил в системе в результате превращения звезды в белый карлик заставит ее планеты улететь с орбит и отскочить от силы тяжести друг друга, как шары в игре пинбол. В процессе они будут сбивать близлежащие обломки в умирающее солнце, предлагая ученым понимание изначального развития белых карликов с загрязненной атмосферой, которые мы видим сегодня...
14.06.21 12:20
0
1
Энергоэффективный туристический центр разместится под крышей от BIG

Энергоэффективный туристический центр разместится под крышей от BIG

Известная архитектурная компания Bjarke Ingels Group (BIG) представила дизайн нового туристического центра в Вестеросе, Швеция.

В рамках проекта под оригинальной волнистой крышей, которая будет вырабатывать солнечную энергию, будет размещена большая часть основных услуг транспортной инфраструктуры города. Туристический центр Вестероса - это новый взгляд на проект, первоначально введенный в эксплуатацию еще в 2015 году. Его площадь составит 16 963 кв.м. (182 000 кв. футов). В нем разместятся автобусная станция, стоянка так...
13.06.21 12:49
0
-1
Астрономы заметили мигающего гиганта недалеко от центра галактики

Астрономы заметили мигающего гиганта недалеко от центра галактики

Астрономы заметили гигантскую «мигающую» звезду в центре Млечного Пути, находящуюся на расстоянии более 25 000 световых лет.

Международная группа астрономов наблюдала за звездой VVV-WIT-08, яркость которой уменьшилась в 30 раз, из-за чего она почти исчезла с неба. Хотя многие звезды меняют яркость, потому что пульсируют или затмеваются другой звездой в двойной системе, очень редко звезда становится тусклее в течение нескольких месяцев, а затем снова становится ярче. Исследователи полагают, что VVV-WIT-08 может принадле...
12.06.21 19:26
0
2
Китай сообщил о новом рекордном термоядерном синтезе

Китай сообщил о новом рекордном термоядерном синтезе

Китайский экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак (EAST) - одно из ряда многообещающих исследовательских устройств ядерного синтеза, действующих по всему миру, и за последние пару лет он сделал несколько впечатляющих шагов вперед.

Китайские государственные СМИ сообщают, что ученые, работающие над проектом, достигли нового мирового рекорда, удерживая температуру плазмы в 120 миллионов градусов Цельсия в течение 101 секунды во время последнего раунда экспериментов, приближаясь к давно преследуемой цели чистой и безграничной энергии. Идея исследований ядерного синтеза состоит в воссоздании процесса, который Солнце использует ...
31.05.21 14:10
0
1
Система приливного течения будет использовать подводного ската для выработки электроэнергии

Система приливного течения будет использовать подводного ската для выработки электроэнергии

Мы уже слышали о системах возобновляемой энергии, которые используют воздушных змеев для выработки электроэнергии с помощью ветра. Система Manta в некотором роде похожа, хотя в ней используется подводный скат, который «летает» в приливных или речных течениях.

Manta была задумана учеными из Калифорнийского международного исследовательского института SRI, которые недавно получили трехлетнюю премию в размере 4,2 миллиона долларов США за разработку технологии в партнерстве с коллегами из Калифорнийского университета в Беркли. Эта награда была присуждена Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики США (ARPA-E) в рамках програ...
02.05.21 21:51
0
1
Rio Tinto развернет солнечный завод Heliogen на базе искусственного интеллекта

Rio Tinto развернет солнечный завод Heliogen на базе искусственного интеллекта

Горнодобывающий гигант Rio Tinto объявил, что собирается установить пилотную версию высокотемпературного солнечного перерабатывающего завода Heliogen на борном руднике в Калифорнии, который будет поставлять чистую энергию, а также тепло для промышленных процессов. Начало строительства ожидается в 2022 году.

Технология Heliogen представляет собой усовершенствованную версию концентрирующего солнечного теплового генератора с искусственным интеллектом. Это огромный массив зеркал, окружающих высокую башню, каждое из которых отслеживает положение Солнца в небе и наклоняется, чтобы идеально отражать солнечный свет на коллектор на вершине башни. При большом количестве зеркал - потенциально тысячах, улавлива...
28.03.21 16:09
0
3
На Шетландских островах установлена первая приливная зарядная станция для электромобилей

На Шетландских островах установлена первая приливная зарядная станция для электромобилей

Nova Innovation объявила об установке на острове Йелл первой точки подзарядки электромобиля, работающей от энергии приливов.

Точка подзарядки Evolt была установлена в гавани Калливо на берегу Блюмалл-Саунд, пролива между северными Шетландскими островами Унст и Йелл. Он управляется ChargePlace Scotland, национальной сетью подзарядки электромобилей, принадлежащей и управляемой правительством Шотландии. «Приливные турбины в Шетландском приливном массиве поставляют энергию, которая преобразуется в электричество для точки п...
25.03.21 22:19
0