現(xiàn)在，斯坦福大學(xué) SLAC的超級激光概念已獲得美國能源部的批準(zhǔn)，預(yù)計它將給光學(xué)行業(yè)帶來一些重大挑戰(zhàn)，以發(fā)明新的探測器并開發(fā)一系列其他技術(shù)。拍瓦激光器的潛在好處包括通往無毒聚變能、新型核武器和深入了解高能天體物理學(xué)的途徑。
“我們將需要一套全新的診斷方法，”美國能源部直線加速器項目斯坦福 SLAC 團隊成員 Arianna Gleason 評論道。“未來的成功取決于創(chuàng)新的新型探測器，以在超快的時間尺度上在惡劣的溫度/壓力和輻射環(huán)境中運行。”
“在全球范圍內(nèi)，工業(yè)界將開發(fā)不同種類的光學(xué)、X 射線或中子傳感器。這里有一個真正的機會——支持這項研究的新型診斷方法的需求將幫助我們在激光科學(xué)之外進(jìn)行創(chuàng)新。”
極端條件下的物質(zhì)
SLAC 的高能量密度科學(xué)項目被稱為極端條件升級問題，或 MEC-U。地下拍瓦激光設(shè)施——可能會在 2025 年之前加速建設(shè)——于 10 月初獲得美國能源部的批準(zhǔn)，可以從概念階段進(jìn)入設(shè)計和執(zhí)行階段。它可能會在 2028 年投入運營。
MEC-U 項目總監(jiān) Alan Fry 評論道：“MEC-Upgrade 將是對我們現(xiàn)有的極端條件物質(zhì)設(shè)施的重大升級，將激光功率提高兩個數(shù)量級。通過將直線加速器相干光源 (LCLS)(世界上第一個硬 X 射線激光器)與高功率光學(xué)激光器相結(jié)合，我們可以精確地產(chǎn)生和探測宇宙中一些最極端的物質(zhì)狀態(tài)。”
拍瓦激光器可以提供一束閃電般的能量，并將其全部聚焦在一個鉛筆尖大小的目標(biāo)上。或者，能量水平可以被視為一次沖擊波，相當(dāng)于在極短的時間內(nèi)照射到加利福尼亞的陽光量。研究人員希望，一種回報將是替代能源。
該團隊希望與實驗室的直線加速器相干光源 (LCLS) 的工作同步調(diào)整拍瓦激光時間表，以升級其 X 射線自由電子激光能力。擁有這兩種能力是斯坦福項目的特別之處。SLAC 將與舊金山東部的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室和羅徹斯特大學(xué)激光能量學(xué)實驗室合作設(shè)計和制造激光器。
拍瓦激光設(shè)施將作為現(xiàn)有 LCLS 用戶設(shè)施的一部分運行，并且還將通過美國能源部的LaserNetUS提供訪問權(quán)限。美國能源部 LaserNetUS 中的其他站點位于科羅拉多州;勞倫斯伯克利國家實驗室;俄亥俄州立大學(xué);密歇根大學(xué)、內(nèi)布拉斯加大學(xué)、羅徹斯特大學(xué)、佛羅里達(dá)州中部和德克薩斯大學(xué)，以及加拿大魁北克省的 INRS 的一系列站點。DOE 已在當(dāng)前周期為 LaserNetUS 站點批準(zhǔn)了 1800 萬美元。
美國能源部科學(xué)辦公室的批準(zhǔn)意味著 SLAC 現(xiàn)在可以從概念設(shè)計推進(jìn)到初步設(shè)計和執(zhí)行。它現(xiàn)在可以識別項目的組成部分、基礎(chǔ)設(shè)施以及住房的大小和規(guī)模。SLAC 表示，它現(xiàn)在可以確定所需的確切激光器類型、成本和其他技術(shù)細(xì)節(jié)，以滿足美國能源部的任務(wù)需求。
“我們可以開辟一個科學(xué)范圍來滿足美國能源部的需求，”格里森補充道。“這真的很令人興奮。我們可以在高密度物理學(xué)的整個前沿領(lǐng)域做偉大的科學(xué)。”
