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ZEUS 多拍瓦激光设施的首次实验。亚特兰大——希腊神宙斯以控制闪电的能力而闻名，闪电是一种等离子体现象，当带负电的电子与构成空气的原子中的带正电的离子分离时，就会在大气中发生。强激光可以在实验室中引起同样的电荷分离，将原子分离成电子和离子的混合物，称为等离子体，等离子体的速度如此之快，以至于等离子体以相对论速度移动。加州大学欧文分校的研究人员在密歇根大学安娜堡分校的新 ZEUS 多拍瓦激光设施上进行首次正式实验时，探索了如何控制这些“激光诱导闪电”。了解这种相互作用中的极端物理现象本身就很有趣；然而，控制激光焦点极端条件的能力将使微型粒子加速器成为现实。如果粒子加速器体积小且价格低廉，它们可以用于医学成像、放射性同位素生产、核废料清理、先进制造等应用。粒子加速器也是至关重要的，因为它是 X 射线的强光源。目前，我们建造的粒子加速器大小相当于足球场大小，用作 X 射线机，既耗时又昂贵。加州大学研究人员利用 ZEUS 激光器证明，从激光和拇指大小的气体中可以获得类似的 X 射线。ZEUS 由美国国家科学基金会资助，正在努力成为美国最强大的激光器。在满功率下，它将能够在一次激光爆发中提供高达 3 拍瓦的功率，即超过三百万亿瓦的功率。相比之下，整个美国电网提供的功率约为太瓦，比 ZEUS 少一千倍，而 LED 灯泡仅使用约 5 瓦的功率。ZEUS 成为现实的秘诀是啁啾脉冲放大技术，该技术获得了 2018 年诺贝尔物理学奖。虽然激光非常强大，但它只能持续很短的时间，因此爆发所需的能量相对较少。在加州大学欧文分校的这项实验中（图 1），激光功率有所增加，以帮助更好地理解电子加速的物理原理与发射的 X 射线之间的关系，产生的 X 射线比牙科 X 射线亮 1000 万倍以上。
宙斯在首次实验中发射 X 射线
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