密歇根大學ZEUS激光設施近期通過首次2拍瓦（2千萬億瓦）實驗，使美國最強激光峰值功率實現(xiàn)翻倍突破。這種瞬間功率雖僅持續(xù)25阿秒（百億億分之一秒），卻超過全球電網(wǎng)總功率的百倍以上。

ZEUS所屬的Gérard Mourou超快光學科學中心主任Karl Krushelnick表示："這標志著美國高場強科學正式踏入未知疆域"，該設施除等離子體與量子物理研究外，其成果還將惠及醫(yī)療、國家安全等八大領域。作為開放型科研平臺，ZEUS已吸引全球22個機構的58名科學家提交實驗方案。

首輪2拍瓦實驗負責人、加州大學歐文分校Franklin Dollar教授解釋道："ZEUS的獨特之處在于能將激光分解為多束獨立光源"，其團隊正致力于產生相當于百米級粒子加速器的電子束能量，這將是該設施歷史記錄的5-10倍突破。

圖片:the-us-has-a-new-most-powerful-laser-target-area-1.jpg

John Nees（左）和激光工程師 Paul Campbell（右）在目標區(qū)域 1 工作，第一個 2 拍瓦用戶實驗將在那里進行。ZEUS 現(xiàn)在是美國最強大的激光器

實驗核心在于創(chuàng)新設計的雙激光協(xié)同系統(tǒng)：一束構建引導通道，另一束實現(xiàn)電子加速。項目首席工程師Anatoly Maksimchuk透露，團隊通過延長氦氣靶室長度，使激光脈沖在等離子體中形成更持久的"尾波場加速"效應——當電子追趕減速的激光脈沖時，如同沖浪者緊貼快艇尾流，獲得持續(xù)動能加速。

今年晚些時候，ZEUS將迎來標志性實驗：加速電子與逆向激光脈沖對撞。在電子參照系中，3拍瓦激光將等效于澤瓦（十萬億億瓦）級脈沖，這正是"澤瓦等效超短脈沖系統(tǒng)"名稱的由來。NSF物理部主任Vyacheslav Lukin指出，該突破將推動癌癥治療等醫(yī)療技術的革新。

這個占地僅體育館大小的設施內，藏著多項黑科技：直徑30厘米的鈦藍寶石晶體作為核心放大器，全球存量屈指可數(shù)；8微米厚（不及打印紙1/10）的脈沖壓縮技術，使能量密度突破極限。項目總工程師John Nees強調，中型設施的靈活性使其能快速響應科研新思路。

從300太瓦到3拍瓦的升級之路充滿挑戰(zhàn)：歷時四年半打造的鈦藍寶石晶體、真空室內分子殘留導致的碳沉積問題，都曾讓團隊如履薄冰。自2023年10月啟用至今，ZEUS已完成11項前沿實驗，未來一年將在持續(xù)升級中向全功率邁進。正如NSF所言，這個"國家科研重器"正重新奪回美國在強激光領域的主導地位。

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