මෑතකදී, රුසියානු විද්‍යා ඇකඩමියේ ව්‍යවහාරික භෞතික විද්‍යා ආයතනය විසින් අතිශයින්ම ආලෝක අධ්‍යයනය සඳහා වූ eXawatt මධ්‍යස්ථානය (XCELS) හඳුන්වා දෙන ලදී, එය අතිශයින්ම මත පදනම් වූ විශාල විද්‍යාත්මක උපාංග සඳහා පර්යේෂණ වැඩසටහනකි.අධි බල ලේසර්. ව්‍යාපෘතියට ඉතා ඉදිකිරීමක් ඇතුළත් වේඅධි බල ලේසර්විශාල විවර පොටෑසියම් ඩයිඩියුටීරියම් පොස්පේට් (DKDP, රසායනික සූත්‍රය KD2PO4) ස්ඵටිකවල දෘශ්‍ය පරාමිතික චිර්ප්ඩ් ස්පන්දන විස්තාරණ තාක්ෂණය මත පදනම්ව, අපේක්ෂිත මුළු ප්‍රතිදානය 600 PW උපරිම බල ස්පන්දන සමඟ. මෙම කාර්යය XCELS ව්‍යාපෘතිය සහ එහි ලේසර් පද්ධති පිළිබඳ වැදගත් විස්තර සහ පර්යේෂණ සොයාගැනීම් සපයයි, අතිශය ශක්තිමත් ආලෝක ක්ෂේත්‍ර අන්තර්ක්‍රියාවලට අදාළ යෙදුම් සහ විභව බලපෑම් විස්තර කරයි.
උපරිම බලයක් ලබා ගැනීමේ මූලික ඉලක්කය ඇතිව 2011 දී XCELS වැඩසටහන යෝජනා කරන ලදී.ලේසර්ස්පන්දන ප්‍රතිදානය 200 PW වන අතර, එය දැනට 600 PW දක්වා වැඩි දියුණු කර ඇත.ලේසර් පද්ධතියප්‍රධාන තාක්ෂණයන් තුනක් මත රඳා පවතී:
(1) සාම්ප්‍රදායික චිර්ප්ඩ් ස්පන්දන විස්තාරණය (චිර්ප්ඩ් ස්පන්දන විස්තාරණය, OPCPA) CPA තාක්ෂණය වෙනුවට දෘශ්‍ය පරාමිතික චිර්ප්ඩ් ස්පන්දන විස්තාරණය (OPCPA) තාක්ෂණය භාවිතා වේ;
(2) ලාභ මාධ්‍යය ලෙස DKDP භාවිතා කරමින්, 910 nm තරංග ආයාමයට ආසන්නව අල්ට්‍රා පුළුල් කලාප අවධි ගැලපීම සාක්ෂාත් කරගනු ලැබේ;
(3) පරාමිතික ඇම්ප්ලිෆයරයක් පොම්ප කිරීම සඳහා ජූල් දහස් ගණනක ස්පන්දන ශක්තියක් සහිත විශාල විවරක නියෝඩියමියම් වීදුරු ලේසර් භාවිතා කරයි.
අල්ට්‍රා-වයිඩ්බෑන්ඩ් අවධි ගැලපීම බොහෝ ස්ඵටිකවල බහුලව දක්නට ලැබෙන අතර OPCPA ෆෙම්ටෝසෙකන්ඩ් ලේසර්වල භාවිතා වේ. DKDP ස්ඵටික භාවිතා කරනු ලබන්නේ ඒවා ප්‍රායෝගිකව සොයාගත හැකි එකම ද්‍රව්‍යය වන අතර එය සෙන්ටිමීටර දස දහස් ගණනක් විවරය දක්වා වර්ධනය කළ හැකි අතර ඒ සමඟම බහු-PW බලයේ විස්තාරණයට සහාය වීම සඳහා පිළිගත හැකි දෘශ්‍ය ගුණාංග ඇති බැවිනි.ලේසර්. ND වීදුරු ලේසර් ද්විත්ව සංඛ්‍යාත ආලෝකය මගින් DKDP ස්ඵටිකය පොම්ප කරන විට, විස්තාරිත ස්පන්දනයේ වාහක තරංග ආයාමය 910 nm නම්, තරංග දෛශික නොගැලපීමේ ටේලර් ප්‍රසාරණයේ පළමු පද තුන 0 බව සොයාගෙන ඇත.
රූපය 1 යනු XCELS ලේසර් පද්ධතියේ ක්‍රමානුකූල සැකැස්මකි. ඉදිරිපස කෙළවර 910 nm (රූපය 1 හි 1.3) මධ්‍යම තරංග ආයාමයක් සහිත චිර්ප්ඩ් ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ස්පන්දන ජනනය කරන ලද අතර OPCPA පොම්ප කරන ලද ලේසර් තුළට එන්නත් කරන ලද නැනෝ තත්පර 1054 ස්පන්දන (රූපය 1 හි 1.1 සහ 1.2) ලබා දෙයි. ඉදිරිපස කෙළවර මෙම ස්පන්දනවල සමමුහුර්තකරණය මෙන්ම අවශ්‍ය ශක්තිය සහ අවකාශීය කාල පරාමිතීන් ද සහතික කරයි. ඉහළ පුනරාවර්තන අනුපාතයකින් (1 Hz) ක්‍රියාත්මක වන අතරමැදි OPCPA එකක් චිර්ප්ඩ් ස්පන්දනය ජූල් දස ගණනකට විස්තාරණය කරයි (රූපය 1 හි 2). බූස්ටර් OPCPA මගින් ස්පන්දනය තවදුරටත් විස්තාරණය කර තනි කිලෝජූල් කදම්භයකට සමාන උප කදම්භ 12 කට බෙදා ඇත (රූපය 1 හි 4). අවසාන OPCPA 12 හි, චිර්ප්ඩ් ආලෝක ස්පන්දන 12 න් එක් එක් කිලෝජූල් මට්ටමට විස්තාරණය කර ඇත (රූපය 1 හි 5) පසුව සම්පීඩන දැලක 12 කින් සම්පීඩනය කර ඇත (රූපය 1 හි 6 හි GC). කුඩාම ස්පන්දන පළල ලබා ගැනීම සඳහා, කණ්ඩායම් ප්‍රවේග විසරණය සහ ඉහළ අනුපිළිවෙල විසරණය නිවැරදිව පාලනය කිරීම සඳහා ඉදිරිපස කෙළවරේ ධ්වනි-දෘශ්‍ය වැඩසටහන්ගත කළ හැකි විසරණ පෙරහන භාවිතා කරයි. ස්පන්දන වර්ණාවලියට ආසන්න වශයෙන් 12 වන අනුපිළිවෙලෙහි සුපිරිගෝස් හැඩයක් ඇති අතර, උපරිම අගයෙන් 1% ක වර්ණාවලි කලාප පළල 150 nm වන අතර එය ෆූරියර් පරිවර්තන සීමාව ස්පන්දන පළල 17 fs ට අනුරූප වේ. අසම්පූර්ණ විසරණ වන්දි සහ පරාමිතික ඇම්ප්ලිෆයර්වල රේඛීය නොවන අවධි වන්දි ගෙවීමේ දුෂ්කරතාවය සැලකිල්ලට ගනිමින්, අපේක්ෂිත ස්පන්දන පළල 20 fs වේ.
XCELS ලේසර් මඟින් 8-නාලිකා UFL-2M නියෝඩියමියම් වීදුරු ලේසර් සංඛ්‍යාත දෙගුණ කිරීමේ මොඩියුල දෙකක් (රූපය 1 හි 3) භාවිතා කරනු ඇත, එයින් නාලිකා 13 ක් බූස්ටර් OPCPA පොම්ප කිරීමට සහ අවසාන OPCPA 12 ක් භාවිතා කරනු ඇත. ඉතිරි නාලිකා තුන ස්වාධීන නැනෝ තත්පර කිලෝජූල් ස්පන්දනය ලෙස භාවිතා කරනු ඇත.ලේසර් මූලාශ්‍රඅනෙකුත් අත්හදා බැලීම් සඳහා. DKDP ස්ඵටිකවල දෘශ්‍ය බිඳවැටීමේ සීමාවෙන් සීමා වී ඇති අතර, පොම්ප කරන ලද ස්පන්දනයේ ප්‍රකිරණ තීව්‍රතාවය එක් එක් නාලිකාව සඳහා 1.5 GW/cm2 ලෙස සකසා ඇති අතර කාලසීමාව 3.5 ns වේ.
XCELS ලේසර් හි සෑම නාලිකාවක්ම 50 PW බලයක් සහිත ස්පන්දන නිපදවයි. මුළු නාලිකා 12 ක් 600 PW මුළු නිමැවුම් බලයක් සපයයි. ප්‍රධාන ඉලක්ක කුටියේ, F/1 නාභිගත කිරීමේ මූලද්‍රව්‍ය නාභිගත කිරීම සඳහා භාවිතා කරන බව උපකල්පනය කරමින්, පරමාදර්ශී තත්වයන් යටතේ එක් එක් නාලිකාවේ උපරිම නාභිගත කිරීමේ තීව්‍රතාවය 0.44×1025 W/cm2 වේ. එක් එක් නාලිකාවේ ස්පන්දනය පශ්චාත්-සම්පීඩන තාක්ෂණය මගින් 2.6 fs දක්වා තවදුරටත් සම්පීඩනය කළහොත්, අනුරූප ප්‍රතිදාන ස්පන්දන බලය 2.0×1025 W/cm2 ආලෝක තීව්‍රතාවයට අනුරූපව 230 PW දක්වා වැඩි කෙරේ.
වැඩි ආලෝක තීව්‍රතාවයක් ලබා ගැනීම සඳහා, 600 PW ප්‍රතිදානයේදී, රූප සටහන 2 හි පෙන්වා ඇති පරිදි, නාලිකා 12 හි ආලෝක ස්පන්දන ප්‍රතිලෝම ද්විධ්‍රැව විකිරණයේ ජ්‍යාමිතිය තුළ අවධානය යොමු කෙරේ. එක් එක් නාලිකාවේ ස්පන්දන අවධිය අගුළු දමා නොමැති විට, නාභිගත කිරීමේ තීව්‍රතාවය 9×1025 W/cm2 දක්වා ළඟා විය හැකිය. එක් එක් ස්පන්දන අවධිය අගුළු දමා සමමුහුර්ත කර ඇත්නම්, සහසම්බන්ධ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ආලෝක තීව්‍රතාවය 3.2×1026 W/cm2 දක්වා වැඩි කෙරේ. ප්‍රධාන ඉලක්ක කාමරයට අමතරව, XCELS ව්‍යාපෘතියට පරිශීලක රසායනාගාර 10 ක් දක්වා ඇතුළත් වන අතර, ඒ සෑම එකක්ම අත්හදා බැලීම් සඳහා කදම්භ එකක් හෝ කිහිපයක් ලබා ගනී. මෙම අතිශයින්ම ශක්තිමත් ආලෝක ක්ෂේත්‍රය භාවිතා කරමින්, XCELS ව්‍යාපෘතිය කාණ්ඩ හතරකින් අත්හදා බැලීම් සිදු කිරීමට සැලසුම් කරයි: තීව්‍ර ලේසර් ක්ෂේත්‍රවල ක්වොන්ටම් විද්‍යුත් ගති විද්‍යාව ක්‍රියාවලීන්; අංශු නිෂ්පාදනය සහ ත්වරණය; ද්විතියික විද්‍යුත් චුම්භක විකිරණ උත්පාදනය; රසායනාගාර තාරකා භෞතික විද්‍යාව, ඉහළ ශක්ති ඝනත්ව ක්‍රියාවලීන් සහ රෝග විනිශ්චය පර්යේෂණ.
රූපය 2 ප්‍රධාන ඉලක්ක කුටියේ ජ්‍යාමිතිය නාභිගත කිරීම. පැහැදිලිකම සඳහා, කදම්භ 6 හි පරාවලයික දර්පණය විනිවිද පෙනෙන ලෙස සකසා ඇති අතර, ආදාන සහ ප්‍රතිදාන කදම්භ 1 සහ 7 නාලිකා දෙකක් පමණක් පෙන්වයි.
XCELS ලේසර් පද්ධතියේ එක් එක් ක්‍රියාකාරී ප්‍රදේශයේ අවකාශීය සැකැස්ම රූප සටහන 3 හි පර්යේෂණාත්මක ගොඩනැගිල්ලේ දැක්වේ. විදුලිය, රික්ත පොම්ප, ජල පිරිපහදු කිරීම, පිරිසිදු කිරීම සහ වායු සමීකරණය බිම් මහලේ පිහිටා ඇත. මුළු ඉදිකිරීම් ප්‍රදේශය 24,000 m2 ට වඩා වැඩිය. මුළු බල පරිභෝජනය මෙගාවොට් 7.5 ක් පමණ වේ. පර්යේෂණාත්මක ගොඩනැගිල්ල අභ්‍යන්තර කුහර සමස්ත රාමුවකින් සහ බාහිර කොටසකින් සමන්විත වන අතර, ඒ සෑම එකක්ම විසංයෝජනය කරන ලද අත්තිවාරම් දෙකක් මත ගොඩනගා ඇත. රික්තය සහ අනෙකුත් කම්පන-ප්‍රේරක පද්ධති කම්පන-හුදකලා අත්තිවාරම මත ස්ථාපනය කර ඇති අතර එමඟින් අත්තිවාරම සහ ආධාරකය හරහා ලේසර් පද්ධතියට සම්ප්‍රේෂණය වන කැළඹීමේ විස්තාරය 1-200 Hz සංඛ්‍යාත පරාසය තුළ 10-10 g2/Hz ට වඩා අඩු වේ. ඊට අමතරව, භූමියේ සහ උපකරණවල ප්ලාවිතය ක්‍රමානුකූලව නිරීක්ෂණය කිරීම සඳහා ලේසර් ශාලාව තුළ භූමිතික යොමු සලකුණු ජාලයක් සකසා ඇත.
XCELS ව්‍යාපෘතියේ අරමුණ වන්නේ අතිශය ඉහළ උච්ච බල ලේසර් මත පදනම් වූ විශාල විද්‍යාත්මක පර්යේෂණ පහසුකමක් නිර්මාණය කිරීමයි. XCELS ලේසර් පද්ධතියේ එක් නාලිකාවක් 1024 W/cm2 ට වඩා කිහිප ගුණයකින් වැඩි නාභිගත ආලෝක තීව්‍රතාවයක් සැපයිය හැකි අතර, එය පශ්චාත්-සම්පීඩන තාක්ෂණය සමඟ 1025 W/cm2 කින් තවදුරටත් ඉක්මවා යා හැක. ලේසර් පද්ධතියේ නාලිකා 12 කින් ද්විධ්‍රැව-නාභිගත කිරීමේ ස්පන්දන මගින්, පශ්චාත්-සම්පීඩනය සහ අදියර අගුලු දැමීමකින් තොරව වුවද 1026 W/cm2 ට ආසන්න තීව්‍රතාවයක් ලබා ගත හැකිය. නාලිකා අතර අදියර සමමුහුර්තකරණය අගුළු දමා තිබේ නම්, ආලෝක තීව්‍රතාවය කිහිප ගුණයකින් වැඩි වනු ඇත. මෙම වාර්තාගත ස්පන්දන තීව්‍රතාවයන් සහ බහු-නාලිකා කදම්භ පිරිසැලසුම භාවිතා කරමින්, අනාගත XCELS පහසුකමට අතිශයින් ඉහළ තීව්‍රතාවයකින්, සංකීර්ණ ආලෝක ක්ෂේත්‍ර බෙදාහැරීම් සමඟ අත්හදා බැලීම් සිදු කිරීමට සහ බහු-නාලිකා ලේසර් කදම්භ සහ ද්විතියික විකිරණ භාවිතයෙන් අන්තර්ක්‍රියා හඳුනා ගැනීමට හැකි වනු ඇත. මෙය සුපිරි-ශක්තිමත් විද්‍යුත් චුම්භක ක්ෂේත්‍ර පර්යේෂණාත්මක භෞතික විද්‍යාවේ ක්ෂේත්‍රයේ අද්විතීය කාර්යභාරයක් ඉටු කරනු ඇත.
පළ කිරීමේ කාලය: මාර්තු-26-2024