На что способна самая большая лазерная установка в мире
Представить себе мощность этой конструкции очень сложно, но вы все же попробуйте: колоссальный лазер способен разогреть мишень до 100 миллионов градусов.
Действующий с марта 2009 года, лазер NIF занимает 10-этажное здание площадью в три футбольных поля. Он имеет 192 отдельных лазерных луча, которые направляют всю свою энергию на небольшую цель размером менее сантиметра. Это происходит в одном, тщательно скоординированном импульсе, длящемся всего несколько миллиардных долей секунды. В возникающей в результате вспышке света создаются экстремальные условия, необходимые для ядерного синтеза — температура в 100 миллионов градусов Цельсия и давление, в 100 миллиардов раз превышающее давление земной атмосферы.
Чтобы понять, как NIF достигает таких поразительных результатов, стоит поближе взглянуть на то, что такое лазерный луч. Слово «лазер» является сокращением от английского light amplification by stimulated emission of radiation (усиление света за счет стимулирования излучения). И в этом заключается ключ к тому, как работают эти устройства. Проще всего объяснить усиление сигнала на примере звуковой системы, где в аудиосигнал накачивается дополнительная энергия, чтобы сделать его громче, сохраняя при этом его точные характеристики, такие как амплитуда и длина волны. Лазер делает то же самое, но усиливает он свет, а не звук.
В случае NIF 192 лазерных луча постепенно усиливаются, проходя взад и вперед через пластины фосфатного стекла, легированного неодимом. Энергия для этого усиления поступает от серии мощных ламп, окружающих стеклянные плиты. Перед прохождением лучей интенсивный белый свет от этих ламп используется, чтобы поднять электроны внутри атомов неодима до очень высоких энергетических уровней.
Затем, когда лазерный импульс проходит через стекло, он запускает «стимулированное излучение». Избыточная энергия в атомах неодима высвобождается в виде большего количества световых волн, движущихся в том же направлении и с той же длиной волны, что и исходный импульс. Таким образом, лазерные лучи постепенно усиливаются при каждом проходе, в конечном итоге становясь более чем в квадриллион раз мощнее, чем на входе.
Хотя исследования, связанные с оружием, по-прежнему составляют основную часть деятельности NIF, около 8 процентов его времени ежегодно отводится на более мирные эксперименты. К ним относятся исследования ядерного синтеза на Солнце и других звездах, а также изучение технологий, которые могли бы помочь использовать ядерный синтез в качестве будущего источника энергии на Земле и других планетах.
