Chưa đầy 1 tháng kể từ khi các nhà nghiên cứu tại Trung tâm đánh lửa quốc gia (National Ignition Facility - NIF) thuộc phòng thí nghiệm Lawrence Livermore công bố bắn thử thành công tia laser công suất 500 TW (500 x 10^12 watt), hôm nay, các nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm gia tốc laser Berkeley (Berkeley Lab Laser Accelerator - BELLA) đã vừa phá vỡ kỉ lục của NIF với một tia laser có công suất lên đến 1 PW (10^15 watt) trong một xung nhịp dài 40 femto giây (10^-15 giây) và ở tỉ lệ mỗi giây một nhịp. Để dễ hình dung hơn, 1 PW lớn hơn công suất đầu ra kết hợp của tất cả các trạm điện trên thế giới trong cùng một thời điểm.
Thiết kế của BELLA là công sức nhiều năm nghiên cứu về gia tốc laser plasma đúc kết từ chương trình Các hệ thống gia tốc laser và quang học tích hợp (Laser and Optical Accelerator Systems Integrated Studies - LOASIS) tại phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley thuộc Cục năng lượng Hoa Kỳ. Tại đây, các máy gia tốc thông thường sẽ sử dụng điện trường biến điệu để gia tốc các hạt mang điện, điển hình như proton và electron. Trong khi đó, máy gia tốc laser plasma sẽ tạo ra các sóng với mật độ electron dày đặt di chuyển xuyên qua một môi trường plasma. Các tia laser hoặc sẽ nóng lên và khoan xuyên một chùm khí hoặc sẽ được dẫn qua một lớp vật chất plasma được bao bọc bởi một ống mao dẫn mỏng nằm trong một khối sapphire. Tốc độ cực hạn đạt được khi các sóng bẫy được một vài electron tự do của vật chất plasma và gia tốc chúng lên cấp độ năng lượng cực cao chỉ trong một khoảng thời gian rất ngắn.
Những thí nghiệm ban đầu của dự án sẽ thử phóng ra các xung cực mạnh để tạo ra những chùm electron có mức năng lượng 10 GeV (10 tỉ electronvolt) trong một máy gia tốc nhỏ gọn chỉ dài khoảng 1 m. Nếu so sánh, các công nghệ trước đây đòi hỏi một máy gia tốc tuyến tính dài 3,2 km - cụ thể là hệ thống máy gia tốc tại Trung tâm gia tốc tuyến tính Stanford nhằm đạt được các chùm electron 50 GeV (50 tỉ electronvolt).
Các máy gia tốc nhỏ gọn có thể mở ra những khả năng mới cho các nhà khoa học, trường đại học và ngành công nghiệp bởi họ có thể sử dụng chúng như một công cụ trong công tác xử lý cao cấp và kĩ thuật nghiên cứu. Qua đó, tạo nền móng cho thế hệ máy gia tốc hạt tiếp theo trong ngành vật lý năng lượng cao.
Theo: Gizmag