211service.com
Galingiausio pasaulyje lazerio kūrimas
Šį kovą tyrėjai Nacionalinė uždegimo įstaiga pademonstravo 1,1 megadžaulio lazerį, skirtą iki 2010 m. uždegti branduolių sintezės reakcijas. Tačiau įrenginio technologija, saugoma Lawrence'o Livermore'o nacionalinėje laboratorijoje Kalifornijoje, kol kas negali generuoti pakankamai energijos, kad galėtų veikti praktiškai. Taigi, net ir tuo metu, kai fizikai laukia kitų metų demonstracijos, jie dirba su dar galingesniais lazeriais, kurie galėtų sudaryti galimybę sukurti lazerio sukeltos sintezės metodą, vadinamą greitu uždegimu.
Įjungti: Šis lazeris gali perduoti 200 džaulių šviesos impulsą, trunkantį vos 100 femtosekundžių. Kairėje esantys kabeliai pumpuoja maitinimą į žalias blykstės lemputes, kurios pumpuoja lazerį.
Šią savaitę, pas metinis susirinkimas iš Amerikos optikos draugija San Chosė, Kalifornijos valstijoje, Teksaso universiteto mokslininkai pristatė planus sukurti eksavatų lazerį, kuris būtų trimis dydžiais galingesnis už bet ką šiandien. Šiuolaikiniai galingiausi lazeriai veikia maždaug petavatais arba nuo 10 iki 15 (vieno kvadrilijono) vatų. Eksavatas yra nuo 10 iki 18 vatų. „Exawatt“ lazeriai galės sutelkti šią galią mikrometrų matavimo srityse, sukurdami didžiulį intensyvumą.
Vienas iš būdų padidinti lazerio galią yra sumažinti lazerio impulso trukmę. Tačiau dirbti su lazerio impulsais pikosekundžių ar net femtosekundžių eilės tvarka yra sunku, nes tokius impulsus sudaro platus šviesos dažnių diapazonas, pažeidžiantis optinį stiklą, įskaitant fosfatinį stiklą, dažnai naudojamą lazerio šviesai stiprinti, pavyzdžiui, Nacionaliniame uždegime. Priemonė.
Todas Ditmire'as , Teksaso universiteto Ostine Aukšto intensyvumo lazerių mokslo grupės direktorius šios savaitės susitikime pranešė, kad naujo tipo stiklas turėtų atlaikyti intensyvius šviesos impulsus, reikalingus eksavatų lazeriui sukurti. Stiklas būtų legiruotas ir naudojamas įrenginiams, vadinamiems stiprintuvais, sukurti – kai lazerio šviesa apšviečia stiklo stiprintuvą, stikle esantys jonai sugeria šviesą ir išspinduliuoja ją didesne energija. Stiklas yra tik šeimininkas – tai skaidri medžiaga, kuri sulaiko jonus, sako Ditmire'as.
Stiklo klijavimo, o ne kitos medžiagos, pranašumas yra tas, kad gamintojai gali lengvai pagaminti iš jo didelius įrenginius, o tai padidina gaunamo pluošto galią. Priešingai, titano safyras gali veikti kaip didelės galios lazerių stiprintuvas, tačiau jį sunku pagaminti iš didelių gabalų, sako Ditmire'as. Darbas su vokiečių gamintoju Schott , Teksaso grupė pradėjo apibūdinti savo naujo tipo stiklo, kuriame silikatas, medžiaga, iš kurios gaminami kasdieniai stiklo objektai, savybes su metaliniu elementu tantalu. Ditmire'as sako, kad jo grupė dabar dirba su Schott, kad sukurtų didesnius medžiagos gabalus, kurie bus surinkti ir pagaminti lazerio prototipą.
Ditmire'as tikisi, kad pirmasis eksavatų lazerių pritaikymas bus kaip energijos šaltinis medicininiams dalelių greitintuvams. Auglių bombardavimas protonais sukelia mažiau šalutinių poveikių nei rentgeno terapija, nes protonai išskiria savo energiją iš karto, tausodami aplinkinius audinius. Tačiau protonų terapija nebuvo plačiai naudojama, nes jai reikia didelių dalelių greitintuvų. Kompaktiški eksavatų lazeriai turėtų būti pakankamai galingi, kad pagreitintų protonų gamybą medicininei terapijai.
Tačiau labiausiai jaudinantis potencialus eksavatų lazerių pritaikymas yra sintezės elektrinėse, kurios remiasi procesu, vadinamu greitu uždegimu. Ankstyvosiose stadijose Nacionalinė uždegimo priemonė naudos petavatų lazerius, kad suslėgtų aukso kuro granulę, kol ji įkais iki 100 milijonų °C, o tai paskatins sintezę. Taip pat šią savaitę vykusioje konferencijoje objekto tyrėjai pranešė, kad jie atliko dar vieną žingsnį kelyje valdomų sintezės reakcijų link, aprašydami preliminarius savo sistemos bandymus, naudojant 500 000 džaulių impulsą sintezės kuro granulėms sprogdinti.
Greitas uždegimas veikia kitaip. Vietoj vieno impulso, taikant šią techniką būtų naudojami mažesnės galios lazeriai degalams suspausti, nesijaudinant dėl jo įkaitimo, o tada trumpo impulso [eksavatų] lazeris, kuris veiktų kaip uždegimo žvakė ir uždegtų sintezės reakciją, sako Ditmire'as.
Ditmire'as pripažįsta, ar tai pasiteisins, ginčytina. Siekti tokio trumpo pulso gali būti problematiška. Tačiau teoriškai greito užsidegimo procesas turėtų užimti mažiau energijos. Svarbiausias branduolių sintezės reaktoriaus veikimo matas yra jo padidėjimas arba energijos, reikalingos lazeriams veikti, ir reakcijos metu pagamintos energijos kiekio santykis. „Livermore“ įrenginio tikslas yra padidinti nuo 15 iki 20. Norint sukurti branduolių sintezės elektrinę, reikia padidinti 100, o skaičiavimai rodo, kad jį gali pasiekti eksavatų lazeriai, sako Ditmire'as.
Tačiau naujoji stiklo medžiaga nėra vienintelis raktas kuriant eksavatų lazerį. Ditmire'o grupei taip pat pavyko sukurti naujus stiprinimo metodus, leidžiančius gauti labai trumpalaikius impulsus, naudojant universiteto Teksaso petavato lazeris . Ditmire'o teigimu, labai didelės galios gudrybė yra technika, vadinama čirškimu, kai skirtingi šviesos dažniai yra atskiriami, paleidžiami per stiklinius stiprintuvus, o tada paleidžiami per kompresorių, kad jie vėl sujungtų į vieną didesnės galios impulsą. . Teksaso grupės metodas sujungia įvairių tipų stiklo stiprintuvus, leidžiančius labiau suspausti šviesą ir taip dar labiau padidinti galią. Susitikime Ditmire'as pranešė, kad naudojo šią techniką 100 femtosekundžių impulsams sukurti.
Ditmire'as nėra vienintelis tyrėjas, siekiantis sukurti eksavatų lazerius. Čiulbimo išradėjas, Žerardas Mourou Ecole Polytechnique Prancūzijoje vadovauja Europos eksavatų lazerių projektui ARBA arba „Extreme Light Infrastructure“. Europos grupė planuoja vietoj įprasto stiklo naudoti titano safyro stiprintuvus.