美高能激光器开启两拍瓦级科学实验，峰值功率相当于全球电网百倍

科技日报记者 刘霞

据美国密歇根大学官网最新消息，被誉为“全美最强激光器”的ZEUS系统正式开启2拍瓦（1拍瓦等于1015瓦）科学实验。该激光器发射出峰值功率达2拍瓦的超短脉冲，这一数值约为全球电网总功率的100倍，而单次脉冲持续时间仅25阿秒（1阿秒等于10-18秒），这一成果为高能物理研究开辟了新维度。

ZEUS所在的杰拉德·莫罗超快光学科学中心的研究团队表示，这标志着美国高场科学正式迈入未知领域。ZEUS是“泽塔瓦等效超短脉冲系统”的缩写，1泽塔瓦（Zettawatt）等于1021瓦。该激光器虽实际最大功率为3拍瓦，但通过让激光与反向电子束对撞，可模拟出比实际功率强百万倍的泽塔瓦级效应，可助力科学家研究极端等离子体现象和量子电动力学，从而进一步揭示宇宙在微观层面运作的秘密。

美国加州大学欧文分校物理学和天文学教授富兰克林·多乐表示，ZEUS的独特优势在于其“分光”能力，即单束激光可拆分为多路实验线束。目前，其团队正利用该设备开展首个2拍瓦实验，通过“尾场加速”技术，使电子在等离子波中如冲浪般被加速，预计产生的电子束能量将达常规水平的5—10倍，堪比数百米长粒子加速器的效果。

值得期待的是，ZEUS将于年内迎来关键升级：一块历时5年打造的钛蓝宝石晶体（直径约18厘米）将使其功率跃升至3拍瓦。届时，电子束与反向激光的对撞实验将实现泽塔瓦等效强度，为癌症治疗新技术的软组织成像、国家安全、材料科学、天体物理学，以及等离子体科学和量子物理学等领域提供全新工具。

总编辑圈点

ZEUS具有独特的分光能力，这使它能够在多个科学领域发挥重要作用。例如，在癌症治疗新技术的研发中，它可以通过软组织成像提供更加精确的诊断工具；对于国家安全和材料科学而言，ZEUS可以用来探索新型防护材料和结构的设计与开发。此外，ZEUS能够以相对紧凑的设备尺寸产生媲美数百米长粒子加速器效果的电子束，极大地降低了实验成本和空间需求。而随着ZEUS在未来升级至3拍瓦，有望为多领域研发带来全新视角和方法。