يواصل العلماء في مجال الفيزياء الفلكية، إجراء التجارب على نطاقات أكبر وأكبر، بهدف إحراز تقدم كبير في صنع ليزر أكثر تنوعا واستقرارا وقوة من أي وقت مضى؛ مما يعني إمكانية ذلك.
ويجري حاليًا، تشغيل أقوى ليزر في الولايات المتحدة الأمريكية لإرسال نبضاته الأولى هذا الأسبوع.
ويتيح هذا الليزر للباحثين، الحصول على مستوى جديد من الإبصار في فيزياء البلازما ومسرعات الجسيمات.
ويعد ZEUS أعلى الليزر بقدرة قصوى في الولايات المتحدة من بين أقوى أنظمة الليزر في العالم، بحسب عالم الفيزياء الفلكية كارل كروشيلنيك.
ويُعرف العلماء هذا النظام باسم، نظام الليزر النبضي الفائق القِصَر المكافئ من Zetawatt (ZEUS).
وينتج الليزر نبضة فائقة القِصر وقوية للغاية، حيث تبلغ 25 فيمتوثانية فقط، وهي جزء من المليون من الثانية.
ومع زيادة قدرات الليزر، سيمكن استخدامه في النهاية لدراسة بعض أكثر الظواهر غرابة في الكون على نطاق المختبر، في فيزياء انفجار أشعة غاما أو الثقب الأسود.
وستبدأ ZEUS على النطاق الأصغر ثم تتراكم، ويُعرف الجزء الأول من الليزر المراد تشغيله بالمنطقة المستهدفة العالية التكرار، والتي تستخدم نبضات ذات تردد أعلى ولكن بطاقة أقل.
وستتطلب هذه المرحلة الأولية 30 تيراواط (30 تريليون واط) من الطاقة – كمية رائعة، ولكنها فقط جزء ضئيل مما ستكون ZEUS قادرة عليه في النهاية.
وسيتم استخدام قوة الطاقة الناتجة لدراسة نوع جديد من التصوير بالأشعة السينية.
ويريد الباحثون إنشاء نبضات أشعة سينية مدمجة من حزم إلكترونية شديدة الإثارة، وذلك من خلال إرسال نبضات ليزر في الأشعة تحت الحمراء من ZEUS إلى غاز الهيليوم الذي يتحول بعد ذلك إلى بلازما.
كما يمكن العلماء من استخدام نبضات الأشعة السينية هذه كوسيلة دقيقة جدا لتصوير الأنسجة الرخوة.
وتستخدم إحدى مناطق الليزر ما يُعرف باسم هندسة الشعاع المتصادم، حيث تنقسم نبضة الليزر إلى جزأين.
ويمكن بعد ذلك استخدام إحدى النبضات لتسريع الإلكترونات في حزمة عالية السرعة، والتي يمكن توجيهها بعد ذلك للتفاعل مرة أخرى مع نبضة الليزر الثانية.
ويؤدي هذا إلى محاكاة أقوى مليون مرة من السعة الفعلية، التي يمكن أن تنشئها ZEUS بنبضة واحدة فقط.
ويؤكد الفريق الذي يقف وراء تطوير وإطلاق ZEUS، أن الليزر متاح للباحثين في جميع أنحاء العالم.
كما أشار الفريق، إلى أنه يمكن للعلماء المهتمين باستخدامه، تقديم مقترحاتهم للموافقة عليها.
الجدير بالذكر، أنه وبحلول نهاية عام 2023، من المفترض أن تجري ZEUS تجارب واسعة النطاق في هذا المجال.
وستكون هذه التجارب في المجالات التي تغطي فيزياء الكم وأمن البيانات وعلوم المواد والاستشعار عن بعد والتشخيصات الطبية، بالإضافة إلى دراسة بعض أكثر الأشياء تطرفاً في الفضاء.
