Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, một trong những bước tiến đáng chú ý nhất trong lĩnh vực laser đã được thực hiện tại Đại học Michigan. Vào ngày 19 tháng 5, trường đã công bố kết quả của thí nghiệm đầu tiên từ hệ thống laser ZEUS, với công suất lên tới 2 petawatt (2 triệu tỷ watt). Đây là một cột mốc quan trọng không chỉ cho khoa học mà còn cho toàn bộ ngành công nghệ laser.
Công suất vượt trội của ZEUS
Tổng mức tiêu thụ điện năng toàn cầu hàng năm chỉ khoảng 20 terawatt, điều này có nghĩa là ZEUS mạnh gấp 100 lần so với con số này. Tuy nhiên, thời gian bắn laser đạt 2 petawatt chỉ kéo dài trong 25 phần tỷ tỷ giây, do đó, chi phí điện năng tiêu thụ không đáng kể.
Ý nghĩa của cột mốc này
Giám đốc Trung tâm Quang học Siêu nhanh tại Đại học Michigan, Karl Krushelnick, đã nhận định rằng cột mốc này mở ra một kỷ nguyên mới cho các thí nghiệm trong lĩnh vực khoa học trường mạnh tại Hoa Kỳ. Trung tâm này được thiết kế với các bức tường bê tông dày 60 cm nhằm bảo vệ khỏi bức xạ phát sinh trong quá trình thí nghiệm.
Thông tin về hệ thống ZEUS
ZEUS, viết tắt của Hệ thống laser xung cực ngắn tương đương zettawatt, có diện tích tương đương một phòng thể dục. Hệ thống này được thiết kế thông minh, nơi mà chùm laser mạnh mẽ va chạm với các electron có năng lượng cao, tạo ra những hiện tượng vật lý thú vị.
Chi phí và lịch sử phát triển
Với tổng chi phí xây dựng lên tới 16 triệu USD, dự án này được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ. ZEUS được xem là người kế nhiệm của hệ thống laser HERCULES, đã từng đạt công suất tối đa 300 terawatt vào năm 2007.
Tiềm năng nghiên cứu và ứng dụng
Được công bố lần đầu vào năm 2022, công suất hiện tại của ZEUS gần gấp đôi so với các hệ thống laser khác tại Hoa Kỳ. Hệ thống này được thiết kế để đạt công suất tối đa lên tới 3 petawatt. Mặc dù là hệ thống mạnh nhất tại Hoa Kỳ, ZEUS vẫn chưa thể vượt qua hệ thống laser tại châu Âu, cụ thể là phòng thí nghiệm ELI-NP ở Romania với công suất tối đa 10 petawatt.
Thí nghiệm đầu tiên và tương lai
Thí nghiệm đầu tiên của ZEUS đã diễn ra khi hệ thống bắn xung laser vào một buồng chứa heli, tạo ra plasma bằng cách xé electron ra khỏi các nguyên tử heli. Hiện tượng này cho phép các electron tăng tốc nhanh chóng, nhờ vào kích thước lớn của buồng mục tiêu, từ đó đạt được tốc độ cao hơn.
Ứng dụng trong nghiên cứu khoa học
Hệ thống laser siêu mạnh này không chỉ đơn thuần là một công cụ nghiên cứu mà còn mở ra nhiều khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Theo các chuyên gia, nghiên cứu tại cơ sở này có thể dẫn đến những cải tiến trong công nghệ chụp ảnh mô mềm, cũng như phát triển các phương pháp điều trị ung thư và nhiều bệnh lý khác.
Nguyễn Văn A (Tổng hợp)
