الليزر السريع يتدفق بقوة كهربائية خارقة

في ليلة صيفية رائقة، تمكّنت أجهزة الليزر في مختبر بيركلي التّابع لوزارة الطاقة الأميركيّة، من إنتاج طاقة تساوي بيتاواط pettawatt (ألف تريليون واط) في كل نبضة ليزر تدوم 40 فيمتوثانية، مع تذكر أن الفيمتوثانية هي جزء بالمليون من البليون من الثانية، مع إرسال النبضات بسرعة نبضة في الثانية. واعتُبِر الأمر إنجازاً علمياً هائلاً، لأن نُظُم الليزر لم تتمكّن من إنتاج طاقة بهذه القوة، عندما يكون معدّل نبضات الليزر سريعة تماماً.
وعلّق ويم ليمانز من قسم بحوث الليزر في مختبر بيركلي، على هذه الخطوة التي تحقّقت تحت إمرته، بالإشارة إلى أنّها تشكّل رقماً قياسياً عالمياً جديداً. ويرأس ليمانز برنامج الدراسات المتكاملة عن أنظمة الليزر، بل أنه ابتكر قسماً متخصّصاً في تعجيل سرعة الليزر، حمل اسم «بيلا»، في عام 2006. وحقّق «بيلا» الإنجاز المشار إليه آنفاً، المتمثّل في نبضات ليزر فائقة القوة والسرعة.
وعقّب مدير مختبر بيركلي بول أليفيساتوس على الإنجاز عينه، واصفاً فريق «بيلا» بأنه حقق نجاحاً مبكراً يشكّل تقدّماً نحو جيل جديد من معجّلات الليزر الأصغر حجماً والأكثر فعاليّة. واستطرد أن هذا يمكّن أميركا من الحفاظ على مركز القيادة في أدوات العلوم الأساسيّة.
«علم مع شريط أخطاء»
أعرب ستيفان غورلاي، وهو اختصاصي في الليزر من بيركلي عن سروره بهذا الإنجاز المدهش، ملاحظاً أن مشاريع «بيلا» كانت مجرّد أحلام، لكنها صارت الآن حقائق مُدهشة. وقال ليمانز: «مع هذا الإنجاز، تكون «بيلا» أداةً استثنائيّةً لتطوير فيزياء التفاعل بين أشعّة الليزر والمواد المتنوّعة. وتتيح هذه الطاقة الضخمة من أشعّة الليزر، الوصول إلى نُظُم جديدة، كتطوير معجّلات جسيمات صغيرة للفيزياء ذات الطاقة العالية، وأدوات ليزر قابلة للاستخدام في الحياة اليومية لعامة الناس. ويتيح معدّل تكرار أشعة الليزر لكلّ نبضة في الثانية، تأسيس «علم مع شريط أخطاء»، بمعنى إنجاز تجارب عدّة ضمن زمن قصير.
وقد تمكّن «بيلا» من الاستعانة بسنوات من البحوث عن معجّل لأشعة الليزر. فعلى خلاف المعجّلات التقليديّة التي تستخدم حقولاً كهربائيّة معدّلة لتسريع الجسيمات المشحونة كالبروتونات والإلكترونات، تنتج معجّلات الليزر موجات كثيفة من الإلكترونات، مع رفع درجة حرارتها بما يجعلها قادرة على اختراق سُحُب الغازات. ومع الارتفاع الهائل في سرعة الليزر وطاقته، من المستطاع جعل هذه الموجات الإلكترونية تتحرك بسرعة تقارب سرعة الضوء. وفي عام 2004، ظهر في مختبر بيرلكي تقرير أوّل عن شعاع إلكتروني عالي الجودة تساوي طاقته 100 مليون إلكترون فولت. ثم جاء تقرير آخر في عام 2006 ليتحدث عن أوّل شعاع تساوي طاقته بليون إلكترون فولت. وبعد فترة وجيزة، بدأ التخطيط لإنشاء «بيلا».
القسم العلمي -
بالتعاون مع مركز الترجمة
في دار «الحياة»