Силы света: Миллионы миллиардов
Техасский петаваттный лазер (TPL) собрали в Техасском университете в Остине: он способен генерировать инфракрасные импульсы, каждый из которых имеет мощность более 1 петаватта — то есть, миллиона миллиардов ватт, больше, чем создают все вместе мировые электростанции (их совокупная энергия исчисляется тераваттами — то есть, триллионами ватт). Первый такой импульс был сгенерирован PTL 31 марта.
Подобной величины удавалось достичь и ранее — петаваттный лазер был запущен еще в 1990-х в знаменитой Ливерморской лаборатории, но проработал он совсем недолго, и давно уже не функционирует. При этом, команда инженеров TPL понемногу наращивает рабочую мощность своего устройства и через пару недель они намерены побить рекорд, установленный предшественниками, и сгенерировать импульсы мощностью выше 1,4 петаватт.
Собственно, энергия, которую несет каждый импульс TPL не превышает 200 Дж — обычная лампа накаливания потребляет столько за несколько секунд. Но дело в том, что это умеренное количество «упаковано» в такой короткий промежуток времени, что его даже трудно себе представить — десятые доли триллионных долей секунды. В итоге получается поистине невероятная мощность (определяемая, как скорость изменения энергии системы). Более того, вся эта энергия сконцентрирована в точке порядка микрометров — все это создает (на очень короткое время и в очень ограниченном кусочке пространства) условия поистине экстремальные, экстремальнее которых был только Большой взрыв.
Действительно, считается, что в сегодняшней Вселенной самые мощные естественные источники энергии — гамма-вспышки, которые создают очень крупные звезды, коллапсируя в черную дыру или нейтронную звезду. Мы писали об исследованиях этих удивительных объектов не раз — например, в заметке «Невидимые взрывы». А недавно была зафиксирована вспышка такой мощности, что ее было видно даже невооруженным глазом («Гамма-гигант»). Но созданный человеческими руками лазер мощнее даже их. Глава инженерной группы, работающей с TPL, рассказывает: «Мои друзья-астрофизики говорят, что в непосредственной близости от эпицентра гамма-вспышки, по их расчетам, мощность излучения может достигать 1020 Вт/см. Но наш лазер мощнее: пусть и на короткий миг, и в крохотном объеме, но мы получаем самый яркий свет в современной Вселенной».
Эти поразительные возможности TPL позволят ученым моделировать условия, существующие в некоторых экзотических космических объектах. К примеру, когда такой импульс проходит через газ, он создает ударную волну, свойства которой идентичны волне, создающейся взрывами сверхновых. Лазер поможет изучить и планеты — газовые гиганты наподобие Юпитера, и более редкие коричневые карлики — объекты, слишком крупные, чтобы считаться планетами, но все же недостаточно массивные для того, чтобы в них стартовал термоядерный процесс, характерный для звезд (об одном таком мы писали: «Карлик с сюрпризом»). Если этот импульс встречает на своем пути металл — например, алюминий, — он моментально раскаляет его до миллионов градусов и создает давление в миллиарды раз выше атмосферного. Словом, то, что нужно для изучения экстремальных условий в недрах и газовых гигантов, и коричневых карликов.
По публикации The New Scientist Tech