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高能激光
新型激光理论功率超全世界电厂总和400倍
材料来源:互联网           录入时间:2012-9-11 9:33:08

眨眼之间,你已错过它,不眨眼,你还是看不见它——它就是激光。

贝拉激光

想象一个这样的设备——它能产生超过全世界所有发电厂的能量。这可不是下一部007电影的道具。7月20日,美国劳伦斯伯克利国家实验室的一个新型激光器完成了调试,能发射每秒钟一次、达1帕瓦的脉冲。1帕瓦特等于1千万亿瓦(1,000,000,000,000,000瓦)——约为全世界所有发电厂能量输出的400倍。这可能吗?事实上,虽然伯克利实验室的激光加速器(贝拉)的脉冲极强,但时间却非常短,帕瓦级别的能量输出仅持续40飞秒(0.00000000000004秒)。也就是说,每秒钟,只有一瞬间才发射脉冲,激光器的平均功率大约只相当于台灯上的那种40瓦灯泡。贝拉并不是第一个能产生如此强大能量的激光器。1990年,在距伯克利一小时车程的小岛上,劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)的激光能级一度达到了1.25帕瓦。另外,在2008年,德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)用自己的高功率激光器,也达到了1.1帕瓦。但研究者称,伯克利激光首次做到了以如此高的频率发射帕瓦激光。在满功率条件下,德克萨斯帕瓦激光仅能每小时发射一次。

等离子体中,激光正在对电子加速(模拟图像)

能源署计划,通过激光尾波场加速,利用高能激光驱动紧缩型粒子加速器,将电子加速到高能状态,这可以用于对撞机、成像和医疗等方面。目前,一般高速成像的原理,就是利用电子束所产生的明亮X射线脉冲。强激光脉冲可以电离气体中的原子,使电子与质子分开,产生等离子体。等离子体中的激光雕刻波(右侧图中的蓝色)聚集电子(绿色),并把它们加速到接近光速。贝拉激光的主管,维姆·利曼斯(Wim Leemans)说,该项目的第一个实验,是使用一个1米长的装置(主要由加速器构成)产生激光,并尽量用此激光把电子束加速到100亿电子伏特(10 GeV)。激光仪器稍微有点大,一般的房间根本装不下它。不过,要知道,最近刚刚转变用途、能把电子束加速到50GeV的斯坦福线性加速器中心长达3.2公里,与之相比,贝拉似乎也没那么大。


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