Nel cuore dell’Università del Michigan è entrato in funzione ZEUS (Zettawatt Equivalent Ultrashort pulse laser System), un nuovo laser capace di generare un picco di potenza di 2 petawatt, pari a due milioni di miliardi di watt. Il tutto in un tempo brevissimo: 25 quintilionesimi di secondo, troppo rapido persino per l’occhio umano.
Come funziona ZEUS: impulsi brevi e accelerazione al plasma
Stando a quanto dichiarato dall’Università, ZEUS si posiziona in vetta alla classifica dei laser più potenti negli Stati Uniti, superando il predecessore HERCULES, che si era fermato a “soli” 300 terawatt. Oltre a rappresentare un traguardo tecnologico, ZEUS è pensato come piattaforma d’avanguardia per lo sviluppo di nuove applicazioni in fisica, medicina e sicurezza nazionale.
Diversamente dai laser continui, ZEUS è progettato per emettere impulsi brevissimi e ultraintensi. Il suo funzionamento si basa sulla tecnica della wakefield acceleration, che sfrutta gas come l’elio. Quando il raggio laser colpisce il gas, lo ionizza formando un plasma: gli elettroni vengono così accelerati fino a velocità prossime a quella della luce.
Grazie a questa tecnologia, ZEUS è in grado di generare fasci di particelle comparabili a quelle degli acceleratori di particelle massicci, ma all’interno di strutture molto più compatte. L’utilizzo di celle di gas più lunghe e meno dense permette infatti di concentrare l’energia in uno spazio ridottissimo, aprendo scenari inediti per la ricerca sperimentale e applicata.
Applicazioni concrete del super-laser: medicina, astrofisica e oltre
Il vero potenziale di ZEUS non si limita ai numeri: i primi esperimenti condotti, come quelli del gruppo guidato dal professor Franklin Dollar (Università della California), mirano a trasformare questa potenza in strumenti utili. Uno degli ambiti più promettenti è quello dell’imaging a raggi X a bassa dose, che potrebbe rivoluzionare la diagnostica medica, in particolare nella lotta contro il cancro.
Secondo Vyacheslav Lukin, direttore del programma NSF per la fisica, ZEUS rappresenta un laboratorio ideale per esplorare fenomeni cosmici simulati, testando condizioni che si avvicinano a quelle dell’universo primordiale. E nel corso dell’anno è previsto un “esperimento firma”: una collisione frontale tra elettroni accelerati e impulsi laser da 3 petawatt, per simulare una potenza su scala zettawatt, da cui il progetto prende nome. Un passo che potrebbe portare a osservazioni senza precedenti sulla struttura profonda della materia e dell’energia.
Il progetto, realizzato all’interno del Gérard Mourou Center for Ultrafast Optical Science, è stato finanziato dalla National Science Foundation con 16 milioni di dollari.
