Ads Top

Επιστήμονες δημιουργούν τόσο ισχυρά λέιζερ που θα μπορούσαν να μετατρέψουν το φως σε ύλη


Για περισσότερες από 11 δεκαετίες γνωρίζουμε ότι η ύλη και η ενέργεια είναι εναλλάξιμες. Η ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας μας έδειξε ότι η ύλη μπορεί να μετατραπεί σε ενέργεια, αλλά η μετατροπή της ενέργειας σε ύλη έχει αποδειχθεί μέχρι τώρα πολύ πιο δύσκολη.

Το πεδίο της μάχης για ένα τέτοιο επίτευγμα βρίσκεται στο τέλος των ισχυρότερων λέιζερ που έχουν ποτέ φανταστεί, που επί του παρόντος σχεδιάζονται και κατασκευάζονται σε διάφορες χώρες. Τρία έργα κορυφώνουν τη λίστα "ενός για παρακολούθηση" του κόσμου λέιζερ, που εκπονήθηκε από το περιοδικό Science . Πρόκειται για τον σταθμό ακραίου φωτός της Κίνας (SEL), το κέντρο Exawatt της Ρωσίας για μελέτες ακραίου φωτός (XCELS) της Ρωσίας και την Optical Parametric Amplifier Line (OPAL) του Τμήματος Ενέργειας.

Αυτά τα τρία λέιζερ έχουν σχεδιαστεί για την πλήρη εξουδετέρωση του σημερινού ρεκόρ για την ισχύ λέιζερ , το οποίο είναι 5,3 εκατομμύρια δισεκατομμύρια βατ ή 5,3 petawatts (PW) και έχει ληφθεί από τον Ruxin Li και τους συναδέλφους του στη Σαγκάη Superintense Ultrafast Laser Facility (SULF). Ο Li είναι επίσης πίσω από τη SEL και ελπίζει ότι μέχρι το 2023 η ομάδα του θα μπορούσε να φτάσει στο στόχο ενός λέιζερ 100-PW.

Το ρωσικό όργανο βρίσκεται ακόμα στη φάση σχεδιασμού της ανάπτυξης, αλλά είναι πιο τολμηρό στο στόχο του. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι θα επιτύχει 180 PW. Τόσο το SEL όσο και το XCELS αναμένεται να λειτουργήσουν με βάση την ίδια αρχή. Παίρνουν μια σειρά παλμών (τέσσερις παλμούς 30-PW για SEL και δώδεκα παλμούς 15-PW για το XCELS) και συνδυάζουν τους σε ένα μόνο εξαιρετικά ισχυρό.

Η Science Mag αναφέρει ότι αυτή η προσέγγιση απαιτεί ακραία ακρίβεια και ακόμη και η μικρότερη μεταβολή κραδασμών ή θερμοκρασίας μπορεί να θέσει σε κίνδυνο τα επιτεύγματα ενός τόσο ισχυρού παλμού λέιζερ. Για το λόγο αυτό, το OPAL έχει διαφορετικό τρόπο. Προβλέπεται να φτάσει 75 PW με ένα μόνο παλμό.

Υπάρχουν και άλλες εγκαταστάσεις που εργάζονται σε "πιο μέτριο" εξοπλισμό που θα έχει ως στόχο να παραδώσει 30-PW μηχανές και η ίδια η SULF ελπίζει να σπάσει το ρεκόρ 10-PW φέτος. Απαιτείται υψηλή ενέργεια, αλλά δεν είναι η μόνη αναγκαιότητα να «σπάσει το κενό» και να μετατρέψει τα φωτόνια σε ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια, τα αντίστοιχά τους αντιύλης.

Ο τρόπος με τον οποίο αναμένεται να κάνει αυτό το SEL είναι πολύ ενδιαφέρον. Το λέιζερ θα χτυπήσει έναν στόχο ηλίου και θα απελευθερώσει ηλεκτρόνια. Μερικά από τα φωτόνια από την ακτίνα θα εκτοξεύσουν τα ηλεκτρόνια και στη συνέχεια θα συγκρουστούν με άλλα φωτόνια, δημιουργώντας ζεύγη σωματιδίων και αντισωματιδίων.

Εάν το SEL μπορεί πραγματικά να σπάσει το κενό, θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο προσέγγισης της φυσικής των σωματιδίων. Οι παραδοσιακοί επιταχυντές σωματιδίων μπορούν να αντικατασταθούν για γρηγορότερα και φθηνότερα.

[Η / Τ:  Science Mag ]
Από το Blogger.