世界头号“大力神”激光器将升级：功率再翻倍

美国密歇根大学的“大力神”（Hercules）激光装置，卫冕了“最高强度激光”的吉尼斯世界纪录。但在拿到了国家科学基金会的 200 万美元升级经费之后，其功率强度将很快迎来翻倍。 当前这套装置的发射功率为 300 太（3×10 ¹⁴ ）瓦特，但只需更换部分落后的部件，其有望提升至 1000 太（1×10 ¹⁵ ）瓦特，从而推动天体物理学研究，以及制造出更加精准、快速、实惠的医用 X 射线。

新闻配图（via：Joseph Xu，Michigan Engineering）

自 2007 年激活以来，“大力神”就一直稳拿“高强度聚焦激光”的吉尼斯世界纪录，可产生每平方厘米强度 20 sextillion（2×10 ¹⁹ ）瓦特的一束激光。

然而这个头把交椅的争夺相当激烈，比如美国内布拉斯加大学林肯分校的“狄俄克勒斯”（ Diocles ）激光。虽然它的功率“只有”100 太（1×10 ¹⁴ ）瓦特，但脉冲速度是“大力神”的 100 倍。为了保持“大力神”的领先地位，就必须将功率升级至 500 太（5×10 14 ）、甚至 1000 太（1×10 15 ）瓦 —— 直接翻至 2~3 倍。

这需要更换五台老化的激光泵（放大超短脉冲的组件）中的三台，因为它们是在 10 多年前定制的，如今已经被现成的商用激光泵给超越。

密歇根大学团队称，更高功率的“大力神”激光，有助于将粒子加速器的尺寸缩小到“桌面”级别，而无需像欧洲核子研究委员会（CERN）那样大动干戈。此外，它还能够帮助世界各地的实验室探索天体物理的奥秘、很大程度上未经测试的量子电动力学领域、获悉光与物质之间相互作用等研究。

更实用的例子是，由激光加速器产生的 X 射线，最终有望提升医用 X 射线图像。高能 X 射线不仅可强调骨骼这样的致密材料，也允许对身体软组织进行更精密的扫描。

研究团队将它与核磁共振成像进行了比较，结果发现医用激光 X 射线可以更便宜、速度也更快。 密歇根大学超快光科学中心负责人 Karl Krushelnick 表示：本次升级可支持大量广泛而不同的实验，催生了一些令人激动的应用、还开辟了等离子体物理学的前沿新体系，量子现象将开始发挥重要的作用。