O cientista pesquisador da Universidade de Michigan, Andrew McKelvey, inspeciona um protótipo de montagem de espelho compatível com vácuo dentro da instalação de laser ZEUS na sexta-feira, 2 de setembro de 2022, em Ann Arbor, Michigan. A instalação recém-construída abrigará o laser mais poderoso dos EUA. :AP Photo/Mike Householder
Uma instalação recém-construída da Universidade de Michigan, que abrigará o laser mais poderoso dos Estados Unidos, está hospedando seu primeiro experimento esta semana, enquanto o país busca se tornar competitivo novamente no campo das instalações de laser de alta potência.
O experimento será conduzido no ZEUS – abreviação de Zettawatt-Equivalent Ultrashort pulse laser System – por pesquisadores da Universidade da Califórnia, Irvine. Eles viajaram para Ann Arbor como parte de seu estudo de interações extremamente intensas de luz e matéria, e como essas interações podem ser aproveitadas para encolher aceleradores de partículas.
No auge de sua potência, o ZEUS será um laser de 3 petawatts.
Três petawatts são "3 com 15 zeros depois", disse Louise Willingale, professora associada de engenharia elétrica e ciência da computação em Michigan.
E "3 petawatts é 3.000 vezes mais potente que a rede elétrica dos EUA", disse ela.
Michigan recebeu US$ 18,5 milhões da National Science Foundation para estabelecer o ZEUS como uma instalação internacional de usuários financiada pelo governo federal.
Inicialmente, a instalação - localizada em um prédio que abriga o Centro Gérard Mourou de Ciências Ópticas Ultrarrápidas da U-M - hospedará equipes de pesquisa realizando experimentos que usam uma fração do potencial total de energia do laser. O sistema aumentará gradualmente, e espera-se que o ZEUS comece seus experimentos de assinatura no outono de 2023.
O cientista pesquisador da Universidade de Michigan, Andrew McKelvey, inspeciona um protótipo de montagem de espelho compatível com vácuo dentro da instalação de laser ZEUS na sexta-feira, 2 de setembro de 2022, em Ann Arbor, Michigan. A instalação recém-construída abrigará o laser mais poderoso dos EUA. :AP Photo/Mike Householder
Os EUA construíram o primeiro laser de petawatt do mundo há um quarto de século, mas não acompanharam sistemas mais ambiciosos na Europa e na Ásia. Embora o ZEUS não tenha a mesma potência bruta que seus contemporâneos no exterior, sua abordagem simulará um laser que é aproximadamente 1 milhão de vezes mais poderoso que seus 3 petawatts.
O ZEUS estudará principalmente plasmas extremos, um estado da matéria em que os elétrons têm energia suficiente para escapar dos átomos, criando um mar de partículas carregadas. Quase todo o universo visto é feito de plasma. O sol é um exemplo de plasma.
Espera-se que os experimentos contribuam para a compreensão de como o universo opera no nível subatômico e os materiais mudam em escalas de tempo rápidas. Os cientistas também esperam que eles levem ao desenvolvimento de aceleradores de partículas menores e mais compactos para tratamento e imagens médicas.
O ZEUS "terá uma enorme variedade de aplicações em ciência, tecnologia, engenharia e medicina", disse Willingale.
As propostas de uso do ZEUS serão avaliadas por um painel externo composto por cientistas e engenheiros. Por causa do financiamento da NSF, não haverá custo para os usuários cujas propostas de experimentos são selecionadas para realizar pesquisas, além de fornecer seus próprios custos de viagem para a instalação.
As propostas serão selecionadas por mérito científico e viabilidade técnica, disse Willingale.
Franklin Dollar, professor associado do Departamento de Física e Astronomia de Cal-Irvine, e quatro estudantes de pós-graduação da UCI chegaram a Michigan na semana passada para começar a se preparar para o experimento.
O cientista pesquisador da Universidade de Michigan, Andrew McKelvey, vê uma câmera de alinhamento de feixe dentro da instalação de laser ZEUS na sexta-feira, 2 de setembro de 2022, em Ann Arbor, Michigan. A instalação recém-construída abrigará o laser mais poderoso dos EUA. Crédito:AP Foto/Mike Morador
"Um dos maiores desafios em nosso campo é o acesso à luz laser intensa e de alta qualidade", disse Dollar. "ZEUS não será apenas o feixe de laser mais poderoso do continente, mas talvez o mais importante, fornecerá vários feixes poderosos.
"Em vez de apenas produzir plasmas altamente energéticos a partir de um laser, há um segundo feixe que também pode interagir com o plasma", disse ele.
ZEUS é uma atualização sobre o laser de 0,5 petawatt da Universidade de Michigan, conhecido como HERCULES.
Enquanto os pesquisadores de Michigan estão entusiasmados com o nascimento de ZEUS, eles estão cientes de como suas convenções de nomenclatura não estão exatamente de acordo com a cronologia da mitologia grega.
"HERCULES foi o antecessor de ZEUS", disse Willingale. "É um pouco para trás, porque Hércules era filho de Zeus.
"Então, estamos construindo o pai após o filho."
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