05.10.2009 [10:11], Денис Борн  

В недалёком прошлом лазеры с тераваттной (триллион ватт) мощностью излучения казались поражающими воображение. Сегодня на переднем крае исследований в области оптических квантовых генераторов – петаваттные (квадриллион ватт, или 10¹⁵ Вт) приборы. Но уникальные свойства лазеров заставляют идти учёных ещё дальше, и некоторые лаборатории подбираются к эксаваттам (квинтиллион ватт, или 10¹⁸ Вт).

Тодд Дитмайр (Todd Ditmire) из Техасского университета (University of Texas) в настоящее время строит эксаваттный источник излучения, "растягивая" во времени короткий импульс длительностью 150 фемтосекунд (10^-15 с). Увеличенный импульс проходит фазу усиления, а временной параметр выстрела, в ходе которого происходит выброс 190 Дж энергии, затем снова приводится к первоначальному значению. Дитмайр отмечает, что его петаваттное устройство – самое мощное из существующих благодаря очень короткой вспышке, и даже лазер в Национальном комплексе термоядерных испытаний (National Ignition Facility, NIF) в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (Lawrence Livermore National Lab) до него не дотягивает.

Основная сфера применения Техасского петаваттного лазера (Texas Petawatt Laser, TPL) – термоядерные реакции. Высокоэнергетический луч поражает мишень, где начинается реакция слияния лёгких ядер и высвобождаются нейтроны, которые, в свою очередь, могут использоваться в экспериментах. Другие прикладные задачи для аппарата включают изучение горячей плотной плазмы под давлением в миллионы атмосфер и создание условий для ускорения электронов до энергий, равных миллиардам электронвольт. Ещё одна уникальная характеристика TPL заключается в плотности мощности. Лазер способен вырабатывать 10²¹ Вт на см². На таком уровне становятся возможными многие недостижимые ранее процессы.

Чтобы достичь эксаваттной мощности, Дитмайр надеется объединить существующую технологию лазеров и уже испытанную методику получения 100-фемтосекундных импульсов с новыми материалами для конструкции, применив которые, исследователь сможет добиться выхода энергии в 100 кДж. Нынешнее же значение – в среднем около 100 Дж – типично для лабораторных петаваттных установок, таких как в Оксфорде, Великобритания, Осаке, Япония, и Рочестере, Нью-Йорк. С поддержкой государства и исследовательского сообщества на создание эксаваттного лазера потребуется около десятилетия, говорит Дитмайр.

Материалы по теме:

- Установленный на Боинге лазер поразил земную мишень;
- Самый маленький в мире лазер – пучок света размером с молекулу;
- IT-байки: Сверхмощные лазеры - для войны и для мира.

• www.osa.org