美国诞生新型最强激光装置：夺回激光领域主导地位？

密歇根大学ZEUS激光设施近期通过首次2拍瓦（2千万亿瓦）实验，使美国最强激光峰值功率实现翻倍突破。这种瞬间功率虽仅持续25阿秒（百亿亿分之一秒），却超过全球电网总功率的百倍以上。

ZEUS所属的Gérard Mourou超快光学科学中心主任Karl Krushelnick表示："这标志着美国高场强科学正式踏入未知疆域"，该设施除等离子体与量子物理研究外，其成果还将惠及医疗、国家安全等八大领域。作为开放型科研平台，ZEUS已吸引全球22个机构的58名科学家提交实验方案。

首轮2拍瓦实验负责人、加州大学欧文分校Franklin Dollar教授解释道："ZEUS的独特之处在于能将激光分解为多束独立光源"，其团队正致力于产生相当于百米级粒子加速器的电子束能量，这将是该设施历史记录的5-10倍突破。

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John Nees（左）和激光工程师 Paul Campbell（右）在目标区域 1 工作，第一个 2 拍瓦用户实验将在那里进行。ZEUS 现在是美国最强大的激光器

实验核心在于创新设计的双激光协同系统：一束构建引导通道，另一束实现电子加速。项目首席工程师Anatoly Maksimchuk透露，团队通过延长氦气靶室长度，使激光脉冲在等离子体中形成更持久的"尾波场加速"效应——当电子追赶减速的激光脉冲时，如同冲浪者紧贴快艇尾流，获得持续动能加速。

今年晚些时候，ZEUS将迎来标志性实验：加速电子与逆向激光脉冲对撞。在电子参照系中，3拍瓦激光将等效于泽瓦（十万亿亿瓦）级脉冲，这正是"泽瓦等效超短脉冲系统"名称的由来。NSF物理部主任Vyacheslav Lukin指出，该突破将推动癌症治疗等医疗技术的革新。

这个占地仅体育馆大小的设施内，藏着多项黑科技：直径30厘米的钛蓝宝石晶体作为核心放大器，全球存量屈指可数；8微米厚（不及打印纸1/10）的脉冲压缩技术，使能量密度突破极限。项目总工程师John Nees强调，中型设施的灵活性使其能快速响应科研新思路。

从300太瓦到3拍瓦的升级之路充满挑战：历时四年半打造的钛蓝宝石晶体、真空室内分子残留导致的碳沉积问题，都曾让团队如履薄冰。自2023年10月启用至今，ZEUS已完成11项前沿实验，未来一年将在持续升级中向全功率迈进。正如NSF所言，这个"国家科研重器"正重新夺回美国在强激光领域的主导地位。

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