23 марта 2012

Физики произвели лазерный импульс с рекордной энергией

В ходе тестов гигантской установки инерциального ядерного синтеза американцы достигли наибольшего значения энергии, переданной в ультракоротком импульсе лазера. При этом система превзошла паспортные расчётные показатели.

«Национальная установка зажигания» (NIF), расположенная в Ливерморской лаборатории, стала первым в мире ультрафиолетовым лазером, вышедшим на уровень двух мегаджоулей в импульсе (достигнутая величина составила 2,03 МДж).

После прохождения финальной диагностической и прочей оптики этот импульс был ослаблен до всё ещё рекордных 1,875 МДж, которые и были сосредоточены в центре рабочей камеры. Мишень, впрочем, в данном тесте отсутствовала – скопление УФ-лучей било в пустоту.

Продолжительность импульса установки NIF составляет несколько наносекунд, так что её можно считать одним из самых мощных лазеров в мире. Существуют системы и с большей мощностью, но они генерируют пико- и фемтосекундные вспышки, а потому выдают в луче на порядки меньшее количество джоулей.

Рекордный тест, прошедший 15 марта, был необходим для дальнейшей отладки огромной машины, занимающей крупное здание.

Напомним, в установке NIF исходный инфракрасный луч разделяется на множество рукавов, проходящих через сотни метров различных систем (преобразователи частоты и лазерные усилители). В конечном счёте он порождает 192 ультрафиолетовых лазерных пучка. Они с колоссальной синхронностью обрушиваются со всех сторон на мишень — капсулу с замороженной смесью дейтерия, трития и водорода.

В серии экспериментов, проводимых здесь уже не один год, учёные постепенно наращивают параметры импульса. Конечная цель – запуск термоядерной реакции. И тут, к удовлетворению физиков, последний опыт принёс две важные новости.

Во-первых, импульс с энергией 1,875 МДж, достигнутой в центре камеры, – это не только выше, чем в большинстве прежних тестов (1-1,6), но и больше, чем проектные для данной системы 1,8 мегаджоуля. То есть установка получилась с запасом по мощности, и у неё есть резерв для наращивания излучения.

А во-вторых, такой колоссальный всплеск энергии, как оказалось, нанёс куда меньший ущерб лазерной оптике, чем предсказывали модели. По словам директора NIF Эдварда Мозеса (Edward Moses), всего через 36 часов после рекордного теста лазер смог сделать ещё один выстрел.