美國最強激光器近日首次以全功率運行并完成正式實驗，其性能堪稱驚人。密歇根大學打造的“ZEUS”激光系統（盡管體積龐大難以隱藏）成功發射脈沖光束，憑借2拍瓦（2000萬億瓦）的峰值功率問鼎全美最強激光器寶座 —— 這一能量相當于全球電網總功率的100倍。當然，這種量級的能量轉瞬即逝，脈沖持續時間僅25飛秒（2.5×10^-20秒），但已足夠科學家開展突破性研究。

"這一里程碑標志著美國高場強科學正式進軍未知領域，"ZEUS的所在地 —— 熱拉爾·穆魯超快光學中心主任卡爾·克魯謝爾尼克在密歇根大學新聞稿中表示。ZEUS全稱為"澤瓦等效超短脈沖激光系統"，其威力堪比揮舞閃電的希臘眾神之王宙斯。這個由美國國家科學基金會資助的設施向全球科學家開放實驗申請，運作模式類似SLAC國家加速器實驗室的直線加速器相干光源II（LCLS-II）。與涵蓋光合作用到恒星核心研究的LCLS-II相似，ZEUS的應用領域涉及等離子體物理、量子物理、醫學成像、粒子加速及材料研究等眾多前沿方向。

克魯謝爾尼克向媒體解釋："LCLS單個光子的能量雖是ZEUS的2萬倍，但其峰值功率反而低了10萬倍。"他列舉了ZEUS的主要科研用途：極端強度下的物理測量、新型輻射源開發、實驗室天體物理研究以及微觀材料成像等。

加州大學歐文分校物理學家富蘭克林·多爾將開展首個2拍瓦用戶實驗，目標是產生堪比大型粒子加速器的高能電子束。若成功，其電子束能量將達到ZEUS現有水平的5至10倍。該實驗采用尾波場加速技術，讓電子在等離子體"浪濤"中沖浪式加速至極限速度。

"追求更高峰值功率的激光器，是為了研究極端瞬時電磁場中光的本質特性，"負責監督ZEUS項目的NSF物理學部項目主任維亞切斯拉夫·盧金用海浪類比道："就像巨浪會破碎產生泡沫，當光強達到極致時電磁波也會呈現特殊行為。"

據密歇根大學披露，這道激光脈沖的尺寸同樣震撼 —— 最大直徑達0.3米，長度數米，但最終會聚焦到0.8微米寬度以優化實驗效率。今年晚些時候，ZEUS將迎來關鍵升級：一塊耗時五年制造的鈦藍寶石晶體（直徑約0.18米）將使其功率提升至3拍瓦。屆時ZEUS發射的電子束將與反向激光脈沖對撞，在粒子束參考系中實現澤瓦級的等效脈沖強度。

盡管ZEUS的1拍瓦激光已支持了15個月的實驗，但全新升級的系統將釋放更強大的科研潛力。這支團隊正借助這臺超級儀器，探索宇宙最基礎的物理法則，其發現或將輻射至整個科學界。

如果朋友們喜歡，敬請關注“知新了了”！