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新型激光理论功率超全世界电厂总和400倍
2013-01-09
眨眼之间，你已错过它，不眨眼，你还是看不见它——它就是激光。
贝拉激光
想象一个这样的设备——它能产生超过全世界所有发电厂的能量。这可不是下一部007电影的道具。7月20日，美国劳伦斯伯克利国家实验室的一个新型激光器完成了调试，能发射每秒钟一次、达1帕瓦的脉冲。1帕瓦特等于1千万亿瓦（1,000,000,000,000,000瓦）——约为全世界所有发电厂能量输出的400倍。
这可能吗？事实上，虽然伯克利实验室的激光加速器（贝拉）的脉冲极强，但时间却非常短，帕瓦级别的能量输出仅持续40飞秒（0.00000000000004秒）。也就是说，每秒钟，只有一瞬间才发射脉冲，激光器的平均功率大约只相当于台灯上的那种40瓦灯泡。
贝拉并不是第一个能产生如此强大能量的激光器。1990年，在距伯克利一小时车程的小岛上，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）的激光能级一度达到了1.25帕瓦。另外，在2008年，德克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）用自己的高功率激光器，也达到了1.1帕瓦。但研究者称，伯克利激光首次做到了以如此高的频率发射帕瓦激光。在满功率条件下，德克萨斯帕瓦激光仅能每小时发射一次。
等离子体中，激光正在对电子加速（模拟图像）
能源署计划，通过激光尾波场加速，利用高能激光驱动紧缩型粒子加速器，将电子加速到高能状态，这可以用于对撞机、成像和医疗等方面。目前，一般高速成像的原理，就是利用电子束所产生的明亮X射线脉冲。强激光脉冲可以电离气体中的原子，使电子与质子分开，产生等离子体。等离子体中的激光雕刻波（右侧图中的蓝色）聚集电子（绿色），并把它们加速到接近光速。
贝拉激光的主管，维姆·利曼斯（Wim Leemans）说，该项目的第一个实验，是使用一个1米长的装置（主要由加速器构成）产生激光，并尽量用此激光把电子束加速到100亿电子伏特（10 GeV）。激光仪器稍微有点大，一般的房间根本装不下它。不过，要知道，最近刚刚转变用途、能把电子束加速到50GeV的斯坦福线性加速器中心长达3.2公里，与之相比，贝拉似乎也没那么大。
（环球科学 王鹏）