據稱，密歇根大學的3千萬億瓦特宙斯（ZEUS）激光設備將使美國重新成為高功率激光設備的一大焦點，美國國家科學基金會（NSF）授予了1850萬美元，將其作為聯邦政府資助的國際用戶設備。該機構預計，宙斯（ZEUS）將在2022年初開始它的第一次實驗。

超快光學科學中心(Center for Ultrafast Optical Science)主任卡爾·克魯舍爾尼克(Karl Krushelnick)說:“我們真的很期待這個新設備，它將使令人興奮的實驗成為可能。”ZEUS的建造工作在該中心幾乎已經完成。

美國在1996年建造了世界上第一個十億瓦激光器，但還沒有趕上世界其他地方正在建造的更雄心勃勃的系統。其中包括歐洲的2臺10-petawatt激光器和中國的5.3-petawatt激光器，中國也計劃制造100-petawatt激光器。雖然新的激光器沒有那么多的原始功率，但它的方法模擬的激光功率大約是3萬億瓦的100萬倍。

ZEUS將主要用于研究極端等離子體——即電子從原子中掙脫出來，形成帶電氣體的物質狀態(tài)。

該設施的實驗有望有助于理解宇宙如何在亞原子水平上運行，黑洞如何產生噴流等天體物理現象，以及物質如何在極快的時間尺度上變化，以及用于醫(yī)學成像和治療的更小、更高效的粒子加速器的發(fā)展。

ZEUS建造項目經理Franko Bayer說:“與花費數十億美元建造的大規(guī)模粒子加速器相比，使用‘桌面’激光技術制造的極端等離子體為物理學基礎研究提供了一種成本更低的替代方案。”“我們非常高興，因為這項支持使美國等離子科學界和密歇根大學的我們能夠制定長期的研究計劃。”

首先，三個目標地區(qū)中的一個將以半千瓦時(峰值功率的六分之一)進行試驗。這種激光將以每秒1或5個超短激光脈沖的速度向由氣體構成的目標發(fā)射，每個脈沖的持續(xù)時間在20到25千萬億分之一秒之間，將氣體原子轉化為等離子體。該系統將在兩年內逐步提高到全功率，計劃在2023年10月開始其實驗和用戶操作。

這個裝置最終將把全功率激光束送入真空室，在那里激光束將聚焦在氣體目標上，與相反方向的碰撞電子束，模擬更高功率的zetawa激光。全速運轉時，每分鐘都會有脈沖。

隨著操作的進行，來自NSF的資金將隨著ZEUS設施的全部能力逐步增加，從2021年10月開始的一年提供100萬美元，從2025年10月開始的一年提供550萬美元，這是該獎項的最后一年。ZEUS預計將作為美國最強大的激光器和開放用戶設施運行至少10年。

ZEUS將主要是一個國際用戶設施，使來自世界各地的實驗團隊能夠前往密歇根大學進行實驗。這些建議將由一個由科學家和工程師組成的外部小組進行評估。因為有NSF的資助，選擇實驗提案進行研究的用戶將不會有任何成本。

美國國家科學基金會等離子體物理學項目主任Vyacheslav (Slava) Lukin說:“我們期待著大大提高能力，并獲得美國國家科學基金會ZEUS用戶設施將為美國和國際科學界提供的最高強度激光器。”

從光和物質的基礎物理學，到強大的天體物理現象，再到緊湊的粒子加速器，該設施的用戶將能夠探索廣泛的現象，同時推動技術的前沿。

（文章轉載自網絡，如有侵權，請聯系刪除）