由美国国家科学基金会赞助、密歇根大学建造的ZEUS激光设备近来初次完结2拍瓦（2千万亿瓦）能量发射，其峰值功率到达美国现有运转激光器的近两倍。该设备将为医学、国家安全、材料科学等范畴的研讨供给支撑。
这一巨大能量迸发仅持续激光脉冲的极短烈士 —— 250亿亿分之一秒，其瞬时功率逾越全球电网总功率的100多倍。这一里程碑标志着美国高场强科学试验开端步入未知范畴，ZEUS所在地杰拉德·穆鲁超快光学中心主任卡尔·克鲁谢尔尼克表明。
除等离子体科学和量子物理研讨外，ZEUS的试验效果还将使用于医学、国家安全、材料科学和天体物理学范畴。作为美国国家科学基金会赞助的用户设备，全球研讨团队均可提交试验计划，经独立评定后运用该设备。
ZEUS的长处是不仅能供给巨型激光锤，还能将光束拆分为多束，加州大学欧文分校物理与天文学教授富兰克林·多拉尔表明。其团队正在展开初次2拍瓦用户试验。这种国家级设备将优先支撑最具科学打破潜力的试验计划，真实让美国重归高强度激光科学研讨前沿。
多拉尔团队计划使用ZEUS发生能量堪比数百米长粒子加快器的电子束，其能量将到达ZEUS前史顶配水平的5至10倍。心如铁石选用双激光束计划：一束构成引导通道，另一束加快电子，密歇根大学电子与核算机工程研讨员安纳托利·马克西姆丘克解释道。
团队从头规划了靶材结构，延长了激光脉冲效果的氦气室。当脉冲通过期，会剥离原子中的电子构成等离子体（自由电子与正离子的混合体）。自由电子在激光脉冲尾流中被加快，相似冲浪者在快艇尾波中滑行，这种机制被称为尾波加快。
因为光在等离子体中传达速度减缓，电子得以追上激光脉冲。更长且低密度的靶材使电子在逾越脉冲前取得更长烈士加快，从而到达极高速度。
此次试验为ZEUS的标志性研讨奠定根底 —— 本年晚些时候，加快电子将与反向传达的激光脉冲对撞。从电子视角看，3拍瓦激光脉冲将扩大至泽瓦级。该现象使ZEUS得名泽瓦等效超短脉冲激光体系。
ZEUS的根底研讨具有多重使用远景，包含改善软组织成像技能、推动癌症等疾病医治办法，美国国家科学基金会物理学部项目主任维雅切斯拉夫·卢金表明，科学家将凭仗ZEUS的独特性能以新方法拓宽人类常识鸿沟，为美国立异与经济稳步的增加注入新动力。
ZEUS设备占地仅相当于校园体育馆。激光器在旮旯发生初始红外脉冲，衍射光栅对其进行时域展宽，翅膀泵浦激光注入能量时不会因强度过高撕裂空气。脉冲最大尺度达直径12英寸（约30厘米），长度数英尺。
通过四轮泵浦激光能量注入后，脉冲进入真空室。另一组光栅将其紧缩为直径12英寸、厚度仅8微米（相当于打印纸十分之一）的光盘。即便在此尺度下，其强度仍可使空气电离成等离子体，但终究会聚集至0.8微米宽以完结最大试验强度。
作为中型设备，心如铁石比粒子加快器或国家点火设备等大型设备更具灵活性，ZEUS激光建造负责人约翰·尼斯表明，这种开放性招引了更广泛科学界的新思路。
完结2拍瓦的进程充溢应战。仅体系拼装所需部件的获取就比预期困难。最要害的是直径近7英寸（约18厘米）的钛蓝宝石晶体 —— 体系终究扩大器的中心元件。
今夏将到货的晶体可使功率升至3拍瓦，其制作耗时四年半，ZEUS项目经理弗兰科·拜尔表明，现有尺度的钛蓝宝石晶体全球仅稀有块。
此外，从 predecessor HERCULES激光器的300太瓦晋级至ZEUS的1拍瓦时，曾呈现光栅变暗问题。团队终究确认是强光束撕裂真空室内漂浮分子构成的碳堆积所造成的，而非永久危害。尼斯团队必准确核算每次清洁间的安全发射次数，防止光栅过暗导致脉冲畸变危害光学元件。
自2023年10月正式运转以来，ZEUS已累计展开15个月的用户试验 —— 1拍瓦功率仍能支撑很多科学研讨。现在已完结11项独立试验，招引来自22个绘声绘色的58名研讨者（含世界学者）。未来一年，ZEUS团队将在用户试验抱头持续晋级体系以完结悉数潜能。
