Una struttura dell'Università del Michigan di nuova costruzione che ospiterà il laser più potente degli Stati Uniti ospiterà il suo primo esperimento questa settimana mentre la nazione cerca di diventare di nuovo competitiva nel regno delle strutture laser ad alta potenza.

L'esperimento sarà condotto presso ZEUS, abbreviazione di Zettawatt-Equivalent Ultrashort Pulse Laser System, dai ricercatori dell'Università della California, a Irvine. Si sono recati ad Ann Arbor come parte del loro studio sulle interazioni estremamente intense di luce e materia e su come tali interazioni possono essere sfruttate per ridurre gli acceleratori di particelle.

Al culmine della sua potenza, ZEUS sarà un laser da 3 petawatt.

Tre petawatt sono "3 con 15 zeri dopo", ha affermato Louise Willingale, professore associato di ingegneria elettrica e informatica al Michigan.

E "3 petawatt sono 3.000 volte più potenti della rete elettrica degli Stati Uniti", ha affermato.

Il Michigan ha ricevuto 18,5 milioni di dollari dalla National Science Foundation per stabilire ZEUS come struttura per utenti internazionali finanziata a livello federale.

Inizialmente, la struttura, ospitata in un edificio che ospita il Gérard Mourou Center for Ultrafast Optical Science di U-M, ospiterà team di ricerca che condurranno esperimenti che utilizzano una frazione del pieno potenziale del laser. Il sistema aumenterà gradualmente e si prevede che ZEUS inizi i suoi esperimenti caratteristici nell'autunno del 2023.

Gli Stati Uniti hanno costruito il primo laser petawatt al mondo un quarto di secolo fa, ma non hanno tenuto il passo con i sistemi più ambiziosi in Europa e in Asia. Sebbene ZEUS non offra la stessa potenza grezza dei suoi concorrenti all'estero, il suo approccio simulerà un laser che è circa 1 milione di volte più potente dei suoi 3 petawatt.

ZEUS studierà principalmente i plasmi estremi, uno stato della materia in cui gli elettroni hanno energia sufficiente per sfuggire agli atomi, creando un mare di particelle cariche. Quasi tutto l'universo visto è fatto di plasma. Il sole è un esempio di plasma.

Ci si aspetta che gli esperimenti contribuiscano alla comprensione di come l'universo opera a livello subatomico e i materiali cambiano su scale temporali rapide. Gli scienziati sperano inoltre che portino allo sviluppo di acceleratori di particelle più piccoli e compatti per l'imaging medico e il trattamento.

ZEUS "avrà una vasta gamma di applicazioni tra scienza, tecnologia, ingegneria e medicina", ha affermato Willingale.

Le proposte per l'utilizzo di ZEUS saranno valutate da un pannello esterno composto da scienziati e ingegneri. Grazie al finanziamento della NSF, non ci saranno costi per gli utenti le cui proposte di esperimento sono selezionate per condurre la ricerca, oltre a fornire le proprie spese di viaggio alla struttura.

Le proposte saranno selezionate in base al merito scientifico e alla fattibilità tecnica, ha affermato Willingale.

Franklin Dollar, professore associato presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia di Cal-Irvine, e quattro studenti laureati dell'UCI sono arrivati ​​nel Michigan la scorsa settimana per iniziare a prepararsi per il loro esperimento.

"Una delle principali sfide nel nostro campo è l'accesso a una luce laser intensa e di alta qualità", ha affermato Dollar. "ZEUS non sarà solo il raggio laser più potente del continente, ma forse ancora più importante fornirà più potenti raggi.

"Invece di produrre solo plasmi altamente energetici da un laser, esiste anche un secondo raggio che può interagire con il plasma", ha affermato.

ZEUS è un aggiornamento rispetto al laser da 0,5 petawatt dell'Università del Michigan, noto come HERCULES.

Sebbene i ricercatori del Michigan siano entusiasti della nascita di ZEUS, sono consapevoli di come le loro convenzioni di denominazione non siano esattamente in linea con la cronologia della mitologia greca.

"HERCULES è stato il predecessore di ZEUS", ha detto Willingale. "È leggermente arretrato, perché Ercole era figlio di Zeus.

"Quindi, stiamo costruendo il padre dopo il figlio." + Esplora ulteriormente

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