美國本週將開啟高功率激光實驗的新時代，科學家們正在為密歇根大學的Zetawatt 等效超短脈衝激光系統(ZEUS) 的首次實驗進行最後的準備工作。該儀器被描述為美國最強大的激光系統，它將幫助研究人員探索廣泛的現象，包括量子物理學、太空和下一代癌症治療。

ZEUS是密歇根大學0.5-Petawatt Hercules激光器的繼任者，該儀器是2008年被吉尼斯世界紀錄加冕的最高強度聚焦激光器。雖然它的最大功率為3Petawatts，但ZEUS的設計是通過向相反方向的高能電子束髮射激光，來模擬比這一功率大約大100萬倍的光束。

以這種方式部署ZEUS的全部功率將模擬一個Zetawatt激光脈衝，這將使科學家能夠研究極端等離子體，並研究所謂的量子電動力學。這是關於宇宙如何在亞原子水平上運作的領先理論，實驗可能導致物質和反物質的產生，有助於解釋一些太空中最極端天體的基礎。

ZEUS副主任Louise Willingale說：“磁星，即周圍有極強磁場的中子星，以及像被非常熱的等離子體包圍的活躍星系核這樣的天體–我們可以在實驗室裡重現極強磁場中的熱等離子體的微觀物理學。”

這樣的操作預計要到下一步才會發生。首先，30 terawatts的低功率激光脈衝將被用於研究新型的X射線成像技術，但500 terawatt的實驗計劃在秋季進行，然後在2023年提升到zetawatt的操作，被描述為ZEUS的標誌性實驗。

除了在揭開宇宙奧秘方面的價值外，ZEUS有望幫助科學家研究材料如何在非常快的時間尺度上發生變化，並幫助開發技術，改善運輸材料中的核武器檢測。該設施的研究還可能導致產生質子束和放射性同位素的更小和更有效的粒子加速器，加速癌症治療的發展。

“ZEUS將是美國最高的峰值功率激光器，也是世界上最強大的激光系統之一，”容納ZEUS的超快光學科學中心主任Karl Krushelnick說。“我們期待著研究界的發展，並帶來對實驗和應用有新想法的人。”