Connect with us

Znanost

Fizika

Laser BELLA postigao svjetski rekord u snazi po jednom pulsu po sekundi


U noći 20. srpnja 2012. laserski sustav Berkeley Lab Laser Accelerator (BELLA), koji je blizu završetka izrade na Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) američkog ministarstva energetike U.S. Department of Energy, isporučio je petawatt snage u pulsu dugom samo 40 femtosekundi  po stopi pulsiranja od jednog herca – jedan puls svake sekunde. Petawatt je 1015 W ili kvadrilijun W, a femtosekunda je 10-15 sekundi ili kvadrilijunti dio sekunde. Niti jedan drugi laserski sustav nije postigao ovakvu snagu pri ovoj brzini pulsa.

“Ovo predstavlja novi svjetski rekord”, rekao je Wim Leemans iz  AFRD-a (Berkeley Lab Accelerator and Fusion Research Division) dok je objavljivao uspjeh svog tima. Leemans vodi program LOASIS za integrirana istraživanja za laserske i optičke akceleratorske sustave pri AFRD-u, a zamislio je laser BELLA u 2006. godini.

“Moj čestitke timu BELLA za ovaj rani uspjeh”, rekao je i Paul Alivisatos, direktor Berkeley Laba. “Ovo je ohrabrujući napredak prema budućim generacijama manjih i daleko učinkovitijih akceleratora radi održanja vodstva SAD-a u izradi znanstvenih alata.”
“Čestitam svima na ovom spektakularnom uspjehu”, pohvalio je tim Stephen Gourlay, direktor AFRD-a. “Nedavno je laser BELLA bio samo san, a sada se od njega očekuje još i više u budućnosti. Hvala vam svima za trud i potporu koji su omogućili da se ovo ostvari.”

Leemans je objasnio značaj ovog lasera: “BELLA će biti izniman alat za unaprjeđenje fizike lasera i interakcije materije. Laserova vršna snaga dat će nam pristup novim područjima, kao što su razvoj kompaktnih akceleratora čestica za fiziku visoke energije i stolnih lasera sa slobodnim elektronima za istraživanje materijala i bioloških sustava. U istraživanju ovih novih područja, laserova stopa učestalosti ponavljanja od jednog impulsa u sekundi omogućit će nam da obavljamo ‘znanost s pogreškama rešetaka’, tj. ponavljanje eksperimenata unutar razumnog vremena.”

Konstrukcija lasera BELLA oslanja se na višegodišnje istraživanje laserskog plazmatskog akceleratora u okviru programa LOASIS. Za razliku od konvencionalnih ubrzivača koji koriste modulirana električna polja za ubrzavanje nabijenih čestica poput protona i elektrona, laserski plazmatski akceleratori stvaraju valove gustoće elektrona koji se kreću kroz plazmu, koristeći laserske zrake ili za zagrijavanje i bušenje kroz oblak plina ili za prolazak kroz plazmu zatvoren u tankoj kapilari kristalnog bloka poput safira. Valovi hvataju neke od plazminih slobodnih elektrona i ubrzavaju ih do vrlo visokih energija na vrlo kratkim udaljenostima, kao da ubrzani elektroni surfaju na valu koji se kreće gotovo brzinom svjetlosti.

LOASIS je 2004. izvijestio o svojim prvim kvalitetnim elektronskim zrakama od 100 milijuna elektron volta (100 MeV) te 2006. o prvim zrakama od milijardu elektron volta (1 GeV) i to sve u bloku safira dugom samo 3,3 centimetra. Ubrzo nakon toga počelo je planiranje izrade lasera BELLA.
Od lasera BELLA očekuje se da omogući ono što će biti prvi laserski plazmatski akcelerator za proizvodnju snopa elektrona s energijom od 10 milijardi elektron volta (10 GeV). Iako je Stanford Linear Accelerator Center postigao elektronske zrake od 50 GeV s tradicionalnom tehnologijom, da bi se to ostvarilo linearni akcelerator mora biti dug 3,2 kilometra. Nasuprot tome, akcelerator BELLA je dug samo jedan metar, radeći uz potporu svog laserskog sustava u susjednoj sobi.

“Program LOASIS i njegov know-how u sastavljanju vlastitih laserskih sustava omogućio nam je da odredimo laserske zahtjeve i specifikacije potrebne da bismo postigli pouzdane, stabilne i podesive zrake od 10-GeV s kratkim vremenom zagrijavanja”, kaže Leemans. “Američki tajnik za energetiku Steven Chu kazao je da novi alati dovode do nove znanosti, a laser BELLA je dizajniran upravo za to.”

Laserski sustav BELLA već je pokazao komprimiranu izlaznu energiju 42,4 džula u oko 40 femtosekundi pri 1 Hz. Njegova početna vršna snaga od jednog petawatta je dvostruko veća od lasera za koje se nedavno kazalo da proizvode najsnažnije pulseve u SAD-u “u bilo kojem trenutku u vremenu”. Prosječna snaga lasera BELLA je samo 42,4 W, što je otprilike onoliko koliko koristi i tipična žarulja u kućanstvu. Enormna vršna snaga dolazi kao posljedica sažimanja te skromne prosječne snage u iznimno kratkom pulsu.

Laser BELLA je razvijen od strane tvrtke Tales of France, čiji je tim u Berkeley Lab predvodio Francois Lureau. Instaliran u objektima izgrađenim na Berkeley Labu, laserski sustav BELLA potpuno je integriran s opremom u Berkeley Labu i sustavima za zaštitu osoblja. Očekuje se da će se brzo poboljšati i nadmašiti svoj prvi rekord te da će uskoro biti u mogućnosti dati snažne impulse potrebne za stvaranje elektronskih snopova od 10 milijardi elektron volta u akceleratoru od samo jednog metra duljine. Eksperimenti koji će pokazati sposobnost da laser BELLA postigne zrake od 10-GeV zrake planiraju se za ovu jesen.

Kao magistar informacijske znanosti, iz profesionalnih razloga posebno prati razvoj kako gospodarskih i znanstvenih prilika u zemlji i svijetu, tako i općih kulturnih i drugih događanja poput razvoja tehnologije i njezinog utjecaja na društvo.

1 komentar

1 komentar

  1. ivo

    kolovoz 9, 2012 kod 8:06 pm

    Neka zasvijetle u stražnjicu tim laserom, da vidimo koliko je zbilja snažan! Kakve koristi imaju od toga? Bacaju pare na svoje igračke…

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Više u Fizika

Popularno

Advertisement

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh