美国国家科学基金会最近向一组科学家提供了1800万美元的资助，用于设计世界上最强大的激光器。该团队包括加州大学欧文分校物理学与天文学教授富兰克林·多尔。
“我们的想法是，这将是世界上首屈一指的科学设施，以解决科学中的各种问题以及如此强大的激光可以做的各种应用，”Dollar说，他使用激光来研究粒子加速和光源。
这种名为EP-OPAL的新型激光器如果完成，将由两个独立的25拍瓦激光器组成。这意味着，在激光发射的十亿分之一秒的百万分之一秒内，它的功率将比全球电网强一千倍以上。该计划是在罗切斯特大学激光能量学实验室的新建筑中建造EP-OPAL，由NSF的中型研究基础设施-1计划资助。
目前，美国最强大的激光器是密歇根大学的新型ZEUS激光器，其功率为3拍瓦。
“这是一个巨大的数字，看起来，你还需要多少?”“美元说。“但是，只要多一点力量，我们就可以解锁许多以前关闭的东西。使用两束激光束，您可以获得许多不同的选择，包括如何组合这些不同的光束以及您可以进行的实验。
额外的能力将使科学家能够在四个定义的领域探索新的研究领域：粒子加速和先进光源、激光驱动的核物理、实验室天体物理学和行星物理学，以及高场物理学和量子电动力学。
高场物理学和量子电动力学涉及理解电子等亚原子粒子的行为方式，而EP-OPAL将达到的高能态将帮助研究人员理解大爆炸的量子电动力学。EP-OPAL将能够模拟宇宙存在的最初时刻被认为存在的各种条件，当时能量水平可能非常高。
“我们想测试这方面的各个方面。量子电动力学中发生的一些事情只能在极高的电场下进行测试，而制造这种电场的方法之一是使用这些非常高强度的激光器，“Dollar说。
Dollar的团队将领导与粒子加速和光源相关的科学推动力，他解释说，这是使其他三个能够实现的研究领域，因为研究人员首先需要高能电子束之类的东西 - 这是粒子加速和光源的范围 - 探索量子电动力学等领域。
“有了OPAL，即使在目前最大的粒子加速器设施中也能产生能量更高的电子，”Dollar说。“还将开发最快时间尺度上的高亮度 X 射线束，这一领域导致了最近的 2023 年诺贝尔物理学奖。高能电子、离子、中子、正电子、光和X射线不仅可用于探测物质的新状态，而且在医学成像和放射性同位素的生产和制造中也有许多应用。
有朝一日，EP-OPAL还可以通过帮助开发将超靶向辐射剂量输送到患者身体癌变区域的技术来帮助治疗癌症患者。
“激光技术正在迅速发展和变化，我们可以推动它的发展没有明确的限制，”Dollar说。
