Membangun Laser Paling Kuat di Dunia

Maret ini, para peneliti di Fasilitas Pengapian Nasional mendemonstrasikan laser 1,1 megajoule yang dirancang untuk memicu reaksi fusi nuklir pada 2010. Namun teknologi fasilitas tersebut, yang bertempat di Lawrence Livermore National Laboratory di California, belum dapat menghasilkan energi yang cukup untuk menggerakkan pembangkit listrik yang praktis. Jadi, bahkan ketika fisikawan menantikan demonstrasi tahun depan, mereka sedang mengerjakan laser yang lebih kuat yang memungkinkan metode untuk semacam fusi yang diinduksi laser yang disebut pengapian cepat.



Nyalakan: Laser ini dapat mengirimkan pulsa cahaya 200 joule yang berlangsung hanya 100 femtodetik. Kabel di sebelah kiri memompa daya ke lampu kilat hijau yang memompa laser.

Minggu ini, di pertemuan tahunan dari Masyarakat Optik Amerika di San Jose, CA, peneliti dari University of Texas mempresentasikan rencana untuk membangun laser exawatt yang akan tiga kali lipat lebih kuat daripada apa pun yang ada saat ini. Laser paling kuat saat ini beroperasi pada urutan sekitar satu petawatt, atau 10 dengan daya 15 (satu kuadriliun) watt. Sebuah exawatt adalah 10 pangkat 18 watt. Laser Exawatt akan dapat memusatkan kekuatan itu di area yang berukuran mikrometer, menciptakan intensitas yang luar biasa.





Salah satu cara untuk meningkatkan kekuatan laser adalah dengan mengurangi durasi pulsa laser. Tetapi bekerja dengan pulsa laser pada orde picoseconds atau bahkan femtoseconds sulit karena pulsa tersebut terdiri dari lebar pita frekuensi cahaya yang merusak kaca optik, termasuk kaca fosfat yang sering digunakan untuk memperkuat sinar laser, misalnya di National Ignition Fasilitas.

Todd Ditmire , direktur High Intensity Laser Science Group di University of Texas di Austin, melaporkan pada pertemuan minggu ini bahwa jenis kaca baru harus mampu menangani pulsa cahaya intens yang dibutuhkan untuk membuat laser exawatt. Kaca akan didoping dan digunakan untuk membuat perangkat yang disebut amplifier – ketika cahaya dari laser menyinari amplifier kaca, ion dalam kaca menyerap cahaya dan memancarkannya kembali dengan energi yang lebih tinggi. Kaca hanyalah sebuah inang – ini adalah bahan transparan yang menahan ion, kata Ditmire.

Keuntungan menempel dengan kaca daripada bahan lain adalah bahwa produsen dapat dengan mudah membuatnya menjadi perangkat besar, yang meningkatkan kekuatan balok yang dihasilkan. Sebaliknya, safir titanium dapat bertindak sebagai penguat untuk laser berdaya tinggi, tetapi sulit untuk dibuat dalam potongan besar, kata Ditmire. Bekerja dengan pabrikan Jerman Schott , kelompok Texas telah mulai mengkarakterisasi sifat-sifat jenis kaca baru mereka, yang menggabungkan silikat, bahan yang membentuk objek kaca sehari-hari, dengan elemen logam tantalum. Ditmire mengatakan kelompoknya sekarang bekerja dengan Schott untuk membuat potongan yang lebih besar dari bahan yang akan dirakit untuk membuat prototipe laser.

apakah mobil listrik mengeluarkan suara?

Ditmire mengharapkan bahwa aplikasi pertama laser exawatt akan menjadi sumber energi untuk akselerator partikel medis. Membombardir tumor dengan proton menyebabkan lebih sedikit efek samping daripada terapi sinar-x karena proton melepaskan energinya sekaligus, menghemat jaringan di sekitarnya. Namun, terapi proton belum digunakan secara luas karena membutuhkan akselerator partikel besar. Laser exawatt kompak harus cukup kuat untuk mempercepat proton untuk terapi medis.

Tetapi aplikasi potensial yang paling menarik untuk laser exawatt adalah di pembangkit listrik fusi yang mengandalkan proses yang disebut pengapian cepat. Pada tahap awal, National Ignition Facility akan menggunakan laser petawatt untuk mengompresi pelet bahan bakar emas hingga memanas hingga 100 juta °C, memicu fusi. Juga di konferensi minggu ini, para peneliti dari fasilitas tersebut melaporkan bahwa mereka telah menyelesaikan langkah lain di sepanjang jalan untuk mengendalikan reaksi fusi, menggambarkan tes awal sistem mereka menggunakan pulsa 500.000-joule untuk meledakkan pelet bahan bakar fusi.

Pengapian cepat bekerja secara berbeda. Alih-alih pulsa tunggal, teknik ini akan menggunakan laser berdaya rendah untuk mengompres bahan bakar tanpa khawatir memanaskannya, dan kemudian laser [exawatt] pulsa pendek yang bertindak sebagai busi, memicu reaksi fusi, kata Ditmire.

Apakah ini akan berhasil masih kontroversial, Ditmire mengakui. Membidik denyut nadi pendek seperti itu mungkin bermasalah. Namun, secara teori, proses penyalaan cepat seharusnya membutuhkan lebih sedikit energi untuk beroperasi. Ukuran paling penting dari kinerja reaktor fusi adalah perolehannya, atau rasio energi yang dibutuhkan untuk mengoperasikan laser dengan jumlah energi yang dihasilkan oleh reaksi. Sasaran fasilitas Livermore adalah perolehan 15 hingga 20. Anda memerlukan perolehan 100 untuk membuat pembangkit listrik fusi, dan perhitungan menunjukkan bahwa laser exawatt bisa mendapatkannya, kata Ditmire.

internet beralih ke un

Tapi bahan kaca baru bukan satu-satunya kunci untuk membangun laser exawatt. Grup Ditmire juga sukses dengan teknik amplifikasi baru untuk membuat pulsa berdurasi sangat pendek menggunakan Laser Petawatt Texas . Menurut Ditmire, trik untuk membuat daya yang sangat tinggi adalah teknik yang disebut kicau, di mana frekuensi cahaya yang berbeda dipisahkan, dijalankan melalui amplifier kaca, dan kemudian dijalankan melalui kompresor untuk menyatukannya kembali menjadi satu pulsa daya yang lebih tinggi. . Metode grup Texas menggabungkan berbagai jenis amplifier kaca untuk proses ini, memungkinkan lebih banyak kompresi cahaya dan karenanya meningkatkan output daya lebih jauh. Pada pertemuan tersebut, Ditmire melaporkan menggunakan teknik ini untuk membuat pulsa 100-femtosecond.

Ditmire bukan satu-satunya peneliti yang mendorong pengembangan laser exawatt. Penemu kicau, Gerard Mourou dari Ecole Polytechnique di Prancis, mempelopori proyek laser exawatt Eropa yang disebut ATAU , atau Infrastruktur Cahaya Ekstrim. Grup Eropa berencana untuk menggunakan amplifier safir titanium sebagai pengganti kaca konvensional.

bersembunyi

Teknologi Aktual

Kategori

Tidak Dikategorikan

Teknologi

Bioteknologi

Kebijakan Teknologi

Perubahan Iklim

Manusia Dan Teknologi

Bukit Silikon

Komputasi

Majalah Berita Mit

Kecerdasan Buatan

Ruang Angkasa

Kota Pintar

Blockchain

Cerita Fitur

Profil Alumni

Koneksi Alumni

Fitur Berita Mit

1865

Pandangan Ku

77 Jalan Massal

Temui Penulisnya

Profil Dalam Kemurahan Hati

Terlihat Di Kampus

Surat Alumni

Berita

Pemilu 2020

Dengan Indeks

Di Bawah Kubah

Pemadam Kebakaran

Cerita Tak Terbatas

Proyek Teknologi Pandemi

Dari Presiden

Sampul Cerita

Galeri Foto

Direkomendasikan