Американские физики создали лазер мощностью 500 трлн ватт
Американские физики, работающие в Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций (ICF) при Лаборатории им Лоренца, говорят, что им удалось произвести самый мощный в мире лазерный луч. Супер-луч объединяет в себе 192 индивидуальных потока суммарной мощностью в 500 триллионов ватт и 1,85 Мегаджоулей ультафиолетового излучения.
Физики говорят, что созданный супер-луч лазера имеет всего 2 мм в диаметре, но его мощность превышает единовременное потребление всей электроэнергии в США.
Лазерный комплекс, работающий в США, состоит из 192 мощных лазеров, которые одновременно направляются на миллиметровую мишень. Все 192 УФ-лазера, обрушивающие поток света на мишень в центре целевой камеры, берут своё начало от одного слабенького инфракрасного лазера, луч которого делится на множество потоков. Каждый из них пробегает в общей сложности по 300 м, проходя последовательно цепочку из гигантских лазерных усилителей и преобразователей частоты. Длительность каждого импульса составляет порядка наносекунды — нескольких наносекунд, а согласование времени прихода всех лучей к мишени таково, что расхождение между самым «торопливым» и самым «опаздывающим» импульсом не превышает 30 пикосекунд. Каждый луч в конечном счёте попадает в строго отведённую ему точку на внутренней поверхности золотого контейнера, где создаёт «солнечный зайчик» диаметром 50 мкм.
Основной принцип ICF, также именуемый лазерным синтезом, прост: сосредоточить свет от множества мощных лазеров на маленькой мишени из смеси дейтерия и трития. Мгновенное испарение внешнего слоя создаст реактивную силу, направленную к центру, что приведёт к сильному сжатию мишени и её разогреву до температуры запуска термоядерной реакции.
Причём реакция, начавшись в центре мишени, распространится наружу во внешние, более холодные её слои намного раньше (буквально в наносекунды), чем весь сжатый материал разлетится в стороны. Потому данный метод удержания горячей плазмы и назван инерциальным. Однако предыдущие опыты показали, что даже с большим числом лазеров прямым облучением со всех сторон трудно добиться равномерного сжатия мишени, а это — ключ ко всему.
Микроскопические неравномерности, приводят к тому, что горячая плазма «расплескивается», прежде чем ударная волна внутри шарика запустит цепную и устойчивую реакцию синтеза. И даже если некоторые из ядер дейтерия и трития в момент такого «удара» сольются (а такое в прежних опытах уже происходило) — общая цель не будет достигнута.
Потому в ряде предыдущих родственных установок, а теперь и в самой NIF используется другой метод создания равномерного облучения мишени — так называемый непрямой привод (indirect drive). Заключается он в том, что лазеры направляют не в саму мишень с ядерным топливом, а в специальный полый цилиндрик под названием hohlraum, выполненный из золота, внутри которого на полимерной распорке и подвешен топливный шарик.
Мощный импульс лазеров, попадающий через торцевые отверстия на внутренние стенки цилиндра под точно рассчитанным углом, превращает его в плазму, которая окутывает топливный шарик и успевает выдать мощный импульс рентгеновского излучения, прежде чем разлетится прочь. Рентген и взрывает главную мишень, не хуже, а даже эффективнее, чем взорвало бы её прямое попадание лазеров.
Благодаря мгновенному испарению внешнего слоя шарика последний сжимается так, что плотность вещества в нём подскакивает до 1 килограмма на миллилитр (то есть окажется примерно в 100 раз выше плотности свинца). Температура же вырастает до 100 миллионов градусов — это выше, чем в центре Солнца.