10 миллиардов ватт за миллионную долю секунды: самый мощный лазер в мире

На плато Сакле во Франции завершилось создание уникального объекта, посвящённого проекту "Аполлон".

Эта установка, расположенная на площади 4000 квадратных метров в бывшем бункере, была специально переоборудована для защиты оборудования от внешних вибраций.

Несмотря на внешнюю тишину, внутри происходят процессы невероятной интенсивности. Речь идёт о лазере, который на момент запуска достиг пиковой мощности свыше 10 петаватт, что эквивалентно 10 миллионам миллиардов ватт, сконцентрированных в импульсе длительностью всего 15 фемтосекунд. Таким образом, "Аполлон" стал самым мощным лазером в мире.

Технологической основой этого достижения является метод усиления с чирпированными импульсами (CPA). Суть метода заключается в том, что короткий лазерный импульс сначала растягивается во времени, чтобы предотвратить повреждение компонентов, затем насыщается энергией и в конце сжимается обратно.

Эта технология, за которую её создатели получили Нобелевскую премию, позволила "Аполлону" войти в число немногих лазеров, достигших мощности в 10 петаватт. Для работы системы используются высокоточные оптические элементы, кристаллы, зеркала и фокусирующие устройства, что делает её настоящим шедевром инженерной мысли.

Особенностью "Аполлона" является наличие нескольких лучей, которые могут быть синхронизированы для проведения различных экспериментов. Самый мощный из них, обозначенный как F1, выдаёт до 10 петаватт, в то время как луч F2 ограничен мощностью в 1 петаватт.

Ещё один луч, F3, предназначен для создания особой плазмы, а четвёртый, ультракороткий, используется в качестве зонда. Установка открыта для научного сообщества, предоставляя доступ исследователям из Франции, Европы и других стран для проведения экспериментов, проверки гипотез и разработки новых физических моделей.

Мощность "Аполлона" открывает двери к исследованиям, которые ранее считались невозможными.

Среди них — ускорение частиц, таких как электроны и протоны, без использования многокилометровых ускорителей, что может стать основой для новых методов лучевой терапии или тестирования материалов в экстремальных условиях. Также установка позволяет генерировать сверхкороткие рентгеновские и гамма-лучи, которые дают возможность наблюдать химические реакции на атомном уровне в реальном времени.

Кроме того, с помощью "Аполлона" можно создавать электрические поля, сравнимые с теми, что существуют вокруг нейтронных звёзд, что помогает проверять редкие предсказания квантовой физики. Некоторые эксперименты даже направлены на воссоздание условий, близких к тем, что были во Вселенной сразу после Большого взрыва.

Франция с проектом "Аполлон" укрепила свои позиции в мировой гонке за создание экстремальных лазеров. Хотя Китай с установкой SULF в Шанхае и европейские страны с проектом ELI в Румынии, Венгрии и Чехии также стремятся достичь аналогичных мощностей, "Аполлон" остаётся лидером, будучи полностью функциональным и доступным для научных исследований.

Проект финансируется Национальным агентством исследований и управляется консорциумом, в который входят CNRS, Политехническая школа, Сорбоннский университет, а также промышленный партнёр Thales. Это не просто демонстрационная площадка, а активный инструмент для научных изысканий, отражающий стратегический выбор Франции в пользу передовой инфраструктуры.

Применение "Аполлона" выходит далеко за рамки фундаментальной науки.

В медицине установка может способствовать разработке методов лечения опухолей с использованием ускоренных протонов. В области визуализации она позволяет заглянуть внутрь материалов, не повреждая их. В ядерной сфере "Аполлон" помогает изучать процессы деления и синтеза, а также разрабатывать новые подходы к утилизации отходов. В материаловедении технология даёт возможность понять, как вещества ведут себя в экстремальных условиях, что открывает путь к созданию более прочных конструкций.

Несмотря на недавний запуск, "Аполлон" уже привлёк внимание физиков со всего мира. Установка продолжает развиваться, интегрируясь в более крупные международные проекты и расширяя свои возможности.

Сегодня именно здесь, в защищённой тишине бункера на плато Сакле, формируется будущее мировой науки, где свет становится инструментом для раскрытия тайн Вселенной.

Уточнения

Ла́зер — устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.