上海的一个研究团队取得了一项技术突破,使他们能够建造地球上最强大的激光器。
周二,参与该项目的一位科学家说,这一飞跃意味着他们可以在大约两年内发射100千兆瓦的能量。这一脉冲的功率将是世界上所有电网功率总和的一万倍。在令人难以置信的短暂而强烈的闪光中,人类将首次目睹物质从虚无中诞生。
1. 新技术将撕裂时空,验证爱因斯坦理论
上海光学精密机械研究所超强激光(SEL)项目成员刘军表示,增加激光束的功率并不容易。一个非常高的能量输入可能损坏光学元件,如晶体,透镜和镜子。
为了避免燃烧问题,科学家们将输入光束衍射成一个宽光谱的颜色,并向每个彩色光束中注入硬件所能承受的相对较小的能量。然后他们会把它们压缩成一束光,现在它的能量被显著放大了。几十年来,这种压缩一直是全世界科学家的一个障碍。
刘说,这一突破推动了正在上海建设的SEL设施。这个耗资1亿美元的项目原本计划使用四束独立的激光束来达到目标功率输出。但有了新技术,一束光就足够了。
刘表示,这将减少一些大型关键组件的数量,例如衍射光栅,并降低项目成本。“光束越少,设备就越简单。设备越简单,就越容易构建和运行。激光脉冲的质量和稳定性也将提高。”许多物理学家认为,当 2023 年建成时,SEL 设施可以打开通往物理发现新世界的门户。
尽管激光束最终会以极短的脉冲被点燃,不会有地球上停电的风险,但专家们相信,它会在短时间内撕裂时空,让科学家们看到目前只存在于理论中的新物理现象。
例如,爱因斯坦著名的方程E=mc2解释了少量的物质可以转化为巨大的能量,原子弹证明了这一点,但没有人证明它是如何(或是否)反过来运作的。
2. 领先全球,竞争对手也希望中国能成功
但该设备的使用将不仅限于满足物理学家的好奇心,它可以帮助广泛领域的研究,从新材料和药物到核聚变能源。中国科学院物理研究所的一位激光科学家表示,上海的新激光设备将加强中国在高功率激光竞赛中的领先地位。
俄罗斯、欧洲和美国的一些研究团队也提出了类似的项目,但都没有从他们的政府获得足够的资金,这位没有参与该项目的物理学家表示:“中国几乎肯定会赢。”
目前使用几束激光的记录是10千万亿瓦,产生10倍于此的激光束是一个雄心勃勃的目标,这位未透露姓名的物理学家说。“上海团队的设计与众不同,因此,未来还会有更多的挑战。不过,在中国建造的类似大型研究基础设施项目在按期完成方面有着良好的记录。”他表示:“世界上许多物理学家都在跟踪上海项目,就连竞争对手也希望自己能成功。”
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