فرانسویها با قویترین لیزر جهان، لحظه تولد کیهان را شبیهسازی کردند! (آیا این راز، درهای جدیدی به سوی علم باز میکند؟)
در حومهای آرام در جنوب پاریس، در داخل یک مرکز پیشرفته با پشتیبانی برخی از برترین موسسات تحقیقاتی اروپا، دستگاهی قرار دارد که در حال حاضر رکورد جهانی قدرت لیزر را در اختیار دارد. این سیستم که به نام آپولون (Apollon) شناخته میشود، پالسهایی از انرژی را با چنان شدتی ساطع میکند که شرایط موجود در فضای عمیق و لحظه تولد جهان را بازسازی میکند. تا به امروز، هیچ دستگاهی در جهان از آن پیشی نگرفته است.
در حالی که لیزر فرانسه همچنان با قدرت ۱۰ پتاوات به کار خود ادامه میدهد، محققان در ایالات متحده نیز اخیراً با یک دستاورد جدید، هرچند موقت، خبرساز شدند. دانشمندان در آزمایشگاه ملی شتابدهنده SLAC در منلو پارک، کالیفرنیا، اعلام کردند که با موفقیت یک پرتو لیزر ۱ پتاواتی را با استفاده از یک روش جدید شتابدهی ذرات تولید کردهاند. این دستاورد، نه تنها به دلیل پتانسیل علمی خود، بلکه به دلیل رقابت فزاینده در فیزیک لیزر بین قدرتهای جهانی، توجه بینالمللی را به خود جلب کرده است.
پیشرفت آمریکایی با استفاده از تکنیک فشردهسازی رادیکال
لیزر SLAC، اگرچه شدت آن زودگذر بود، اما نتیجه یک روش تجربی بود که توسعهدهندگان آن، آن را تکنیک “فلیپر” (flipper) مینامند. محققان با استفاده از یک شتابدهنده، الکترونها را تقریباً به سرعت نور رساندند. سپس این الکترونها با استفاده از پالسهای رادیویی و میدانهای مغناطیسی در بستههای فشردهای متمرکز شدند و قبل از اینکه از یک آهنربای آندولاتور عبور داده شوند. در حین عبور پرتو، با یک لیزر خارجی تعامل برقرار کرد تا انرژی خود را تقویت کند.
نتیجه، فلاش نوری بود که توسط مجله Popular Mechanics به عنوان معادل، در همان لحظه کوتاه، خروجی ترکیبی یک میلیون نیروگاه هستهای توصیف شد. اگرچه این پالس تنها کسری از ثانیه به طول انجامید، اما پتانسیل عظیم پرتوهای ذرات فشردهشده را در تولید انرژی لیزر با شدت بالا نشان داد.
هدف SLAC دور از آکادمیک است. این تیم، سیستمهای آیندهای را متصور است که پرتوهای الکترونی با جریان ۱ مگاآمپر تولید میکنند، که میتواند به دانشمندان اجازه دهد تا رفتارهای انرژی را در شرایطی نزدیک به سیاهچالهها بررسی کنند. اما تبدیل چنین چشماندازهایی به ابزارهای پایدار و عملی، نیازمند نوآوریهای چشمگیری در سیستمهای ذخیرهسازی انرژی و ایمنی خواهد بود.
شدت آپولون همچنان بیرقیب است
در فرانسه، سیستم لیزر آپولون (Apollon)، واقع در پالزو (Palaiseau) در حومه پاریس، همچنان در این زمینه پیشرو است. آپولون با ده برابر خروجی پرتو اخیر SLAC، به معیار منابع نور با شدت فوقالعاده بالا تبدیل شده است. پالسهای آن در مقیاس فمتوثانیه (یک میلیاردم میلیونیم ثانیه) اندازهگیری میشوند، اما انرژیای که در آن لحظه متمرکز میکنند، از بالاترین مقادیر ثبتشده است.
آپولون که با حمایت École Polytechnique، مرکز ملی تحقیقات علمی (CNRS) و شرکای صنعتی خصوصی مانند Thales توسعه یافته، بخشی از یک شبکه گستردهتر اروپایی است که هدف آن، بررسی مرزهای فیزیک انرژی بالا است. دانشمندان از آن برای مطالعه انفجارهای پرتو گاما، شتابدهی ذرات در شرایط کنترلشده آزمایشگاهی و بررسی ساختار داخلی پلاسمای متراکم استفاده کردهاند.
آنچه آپولون را متمایز میکند، نه تنها قدرت، بلکه ثبات آن است. بر خلاف پیشرفت آمریکایی که هنوز در مرحله آزمایشی است، لیزر فرانسه به طور کامل عملیاتی شده و در پروژههای تحقیقاتی جاری ادغام شده است. این لیزر برای استفاده روتین توسط تیمهایی از سراسر اروپا طراحی شده است و زیرساختهایی برای پشتیبانی از آزمایشهای تکرارپذیر و با دقت بالا دارد.
فراتر از فیزیک: یک رقابت استراتژیک برای تسلط فوتونی
پیامدهای چنین سیستمهای لیزری قدرتمند، محدود به علم نیست. به گفته کارشناسان، آنها به سرعت در حال تبدیل شدن به نمادهای جاهطلبی فناورانه و توانایی استراتژیک هستند. از شبیهسازی انفجارهای هستهای بدون انفجارهای واقعی گرفته تا بررسی خلأ کوانتومی (فضای متلاطم و غنی از ذرات “خالی”)، این ابزارها به محققان اجازه میدهند تا از مدل استاندارد فیزیک فراتر بروند.
در چشمانداز ژئوپلیتیک کنونی، کشورهایی که میتوانند چنین ابزارهایی را بسازند و کنترل کنند، خود را به عنوان رهبران در عصر جدیدی از حاکمیت علمی قرار میدهند. سرمایهگذاری اروپا در آپولون، که در سطوح ملی و صنعتی هماهنگ شده است، منعکسکننده استراتژی است نه تنها برای مشارکت در این زمینه، بلکه برای رهبری آن.
یک عرصه رو به رشد از رقبای بینالمللی
آپولون تنها نیست. تأسیسات زیرساخت نور شدید – فیزیک هستهای (ELI-NP) در Măgurele، رومانی، یکی دیگر از ابتکارات بزرگ اروپایی است که اهداف مشابهی را دنبال میکند. در همین حال، چین و کره جنوبی نیز سرمایهگذاریهای قابل توجهی در لیزرهای کلاس پتاوات انجام دادهاند.
با این حال، در حال حاضر، فرانسه در صدر قرار دارد. در حالی که تیم SLAC به دنبال ساخت سیستمهایی با مدت زمان طولانیتر و سازگاری بیشتر است، کانون توجه جهانی همچنان بر آپولون متمرکز است – هم به خاطر آنچه که امروز هست، و هم به خاطر آنچه که ممکن است در آینده الهامبخش باشد.
آگهی فردا