伯克利激光器发射的脉冲比世界所有发电厂的总功率还要强数百倍

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一眨眼你就错过了。即使不眨眼，你仍然会错过。

想象一下，有一种设备能够提供比世界所有发电厂的总功率还要强大的功率。但这并不是下一部詹姆斯·邦德电影的道具。劳伦斯伯克利国家实验室的新型激光器于 7 月 20 日进行了测试，每秒发射一次拍瓦级功率的脉冲。一拍瓦是 10¹⁵ 瓦，即 1,000,000,000,000,000 瓦——大约是世界所有发电厂瞬时总输出功率的 400 倍。

这怎么可能呢？实际上，伯克利实验室激光加速器（BELLA）的脉冲既极其强大又极其短暂。每个拍瓦级脉冲仅持续 40 飞秒，即 0.00000000000004 秒。由于它每秒只发射一次短暂的脉冲，因此激光器的平均功率仅约为 40 瓦——与阅读灯中的白炽灯泡相同。

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BELLA 的激光器并不是第一个拥有如此强大功率的激光器——劳伦斯利弗莫尔国家实验室的激光器（距伯克利内陆仅一小时车程）在 1990 年代达到了 1.25 拍瓦。德克萨斯大学奥斯汀分校也拥有自己的高功率激光器，该激光器在 2008 年达到了 1.1 拍瓦。但实验室表示，伯克利激光器是第一个以如此高的频率发射拍瓦级脉冲的激光器。为了进行比较，德克萨斯拍瓦激光器在全功率下每小时可以发射一次。

美国能源部计划使用这种强大的激光器，通过一种称为激光尾场加速的过程来驱动非常紧凑的粒子加速器，将电子加速到高能量，用于对撞机、成像或医疗应用。电子束已用于产生明亮的 X 射线脉冲，用于高速成像。强烈的激光脉冲可以电离气体中的原子，将电子与质子分离，从而产生等离子体。等离子体中激光雕刻的波 [右图蓝色部分] 扫过电子 [绿色部分]，以接近光速的速度向外加速它们。

BELLA 主任 Wim Leemans 表示，该项目的首次实验将寻求通过将激光发射通过大约一米长的基于等离子体的装置，将电子束加速到 100 亿电子伏特（或 10 GeV）的能量。激光装置本身要大得多，占据了一个相当大的房间 [见顶部照片]。相比之下，最近改建的斯坦福直线加速器中心从 3.2 公里长的加速器中产生了 50 GeV 的电子束。