ZEUS: Το νέο υπερ-λέιζερ είναι 100 φορές πιο ισχυρό από την παγκόσμια κατανάλωση ηλεκτρισμού

Οι ΗΠΑ μόλις έσπασαν το παγκόσμιο ρεκόρ για το πιο ισχυρό λέιζερ, το οποίο συγκρίνεται μόνο με την παγκόσμια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Το όργανο που το παράγει ονομάζεται ZEUS και προορίζεται για πληθώρα εφαρμογών, από την αστροφυσική μέχρι την ιατρική. Φιλοξενείται στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν και αποτελεί μέρος ενός μεγαλεπήβολου ερευνητικού έργου που χρηματοδοτείται από την Εθνική Επιστημονική Ίδρυση των ΗΠΑ (NSF).

Υπερφυσική ισχύς, σε αδιανόητα μικρή κλίμακα

Με τη γλώσσα των αριθμών, το ZEUS παράγει 2 petawatt, όταν η παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας είναι 20 terawatt (100 φορές λιγότερο). Φυσικά, επειδή τα νούμερα είναι εξωπραγματικά, πρέπει να τονιστεί ότι αυτή η ισχύς επιτυγχάνεται προς το παρόν για 25 δισεκατομμυριοστά του δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου. Αυτό σημαίνει ότι η ισχύς είναι στιγμιαία και διαρκεί λιγότερο από το κλείσιμο και άνοιγμα του ματιού κατά ένα τρισεκατομμύριο φορές.

Η τεχνολογία για την παραγωγή ενός τόσο ισχυρού λέιζερ είναι συναρπαστική, αλλά εφαρμόζοντας τις πιο εξελιγμένες τεχνικές, οι ερευνητές έφτασαν στο επίπεδο των zettawatt (εξού και το Z στο ZEUS). Συγκεκριμένα, το ήδη πανίσχυρο λέιζερ συγκρούεται με μία ακτίνα υψηλής ενέργειας, κάτι που σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια της ακτίνας αναπτύσσουν ενέργεια της τάξης των zettawatt. Αυτό επιτρέπει τη μελέτη φαινομένων που μέχρι πρότινος υπήρχαν μόνο σε θεωρητικό επίπεδο, όπως η δημιουργία ζεύγους ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου από καθαρή ενέργεια -ένα φαινόμενο που σχετίζεται με τις συνθήκες του πρώιμου σύμπαντος.

Από ζαφείρια και τιτάνιο, γεννιέται η ενέργεια του μέλλοντος

Η παραγωγή του λέιζερ είναι σταδιακή. Ξεκινά ως υπέρυθρη ακτινοβολία, περνάει μέσα από πλέγματα περίθλασης, συγκρούεται με άλλα λέιζερ και, καθώς αυξάνει σε ενέργεια, περνά μέσα από έναν ενισχυτή από ζαφείρι με άτομα τιτανίου. Παράλληλα, το μέγεθος της ακτίνας μειώνεται από 30 εκατοστά σε 0,8 εκατομμυριοστά του μέτρου. Η ακριβής εστίαση της ενέργειας σε τόσο μικρή περιοχή είναι που επιτρέπει το ZEUS να επιτυγχάνει αυτές τις απίστευτες τιμές ισχύος.

Εφαρμογές από τη μακρινή κοσμολογία έως την ανθρώπινη υγεία

Όπως διαβάζουμε στο iflscience, σύμφωνα με τους ερευνητές, το λέιζερ ZEUS ανοίγει τον δρόμο για μια σειρά εφαρμογών, από τη μελέτη αστρονομικών φαινομένων και την ανάπτυξη καλύτερων μεθόδων απεικόνισης για τους μαλακούς ιστούς, μέχρι την εξέλιξη τεχνολογιών για τη θεραπεία του καρκίνου και άλλων σοβαρών ασθενειών. Μπορεί επίσης να βοηθήσει στην κατανόηση της φυσικής των μαύρων τρυπών και της ακτινοβολίας Hawking, προσομοιώνοντας ακραίες κοσμικές συνθήκες μέσα στο εργαστήριο. Οι επιστήμονες βλέπουν στο ZEUS ένα εργαλείο που, πέρα από τις τεχνολογικές του εφαρμογές, ενδέχεται να αλλάξει και την ίδια την κατανόησή μας για τη φύση της ύλης και της ενέργειας.