5 days ago
16
John Nees (kiri) dan insinyur laser Paul Campbell (kanan) bekerja di Area Target 1, tempat eksperimen pengguna 2 petawatt pertama akan berlangsung. ZEUS kini menjadi laser terkuat di AS.(Marcin Szczepanski/Michigan Engineering)
FASILITAS laser Zettawatt-Equivalent Ultrashort-pulse System (ZEUS) di Universitas Michigan berhasil mencapai tembakan perdananya. Kekuatan tembakan itu pada daya 2 petawatt (2 kuadriliun watt).
Kekuatan ini hampir dua kali lipat dari laser lain yang beroperasi di Amerika Serikat saat ini. Meskipun daya yang dihasilkan melebihi total listrik dunia lebih dari 100 kali, ledakan energi ini hanya berlangsung dalam durasi yang sangat singkat, yaitu 25 per kuintiliun detik.
"Tonggak sejarah ini menandai dimulainya eksperimen yang memasuki wilayah yang belum dijelajahi dalam sains medan tinggi di Amerika," ujar Karl Krushelnick, direktur Gérard Mourou Center for Ultrafast Optical Science.
Aplikasi di Berbagai Bidang
ZEUS, yang didanai oleh Yayasan Sains Nasional AS (NSF), merupakan fasilitas riset yang terbuka bagi tim peneliti dari seluruh dunia. Penelitian di fasilitas ini berpotensi memberikan manfaat besar bagi berbagai bidang, termasuk kedokteran, keamanan nasional, ilmu material, astrofisika, serta fisika plasma dan kuantum.
Franklin Dollar, seorang profesor dari University of California, Irvine, yang timnya melakukan eksperimen pengguna pertama, mengungkapkan pentingnya fasilitas ini.
"Memiliki sumber daya nasional seperti ini, yang memberikan waktu kepada pengguna yang konsep eksperimennya paling menjanjikan untuk memajukan prioritas ilmiah, benar-benar membawa kembali ilmu laser intensitas tinggi ke AS," jelasnya.
Salah satu tujuan dari eksperimen yang dilakukan adalah menciptakan berkas elektron dengan energi yang setara dengan yang dihasilkan oleh akselerator partikel raksasa, namun menggunakan metode yang jauh lebih ringkas.
"Kami bertujuan untuk mencapai energi elektron yang lebih tinggi menggunakan dua berkas laser terpisah—satu untuk membentuk saluran pemandu dan yang lainnya untuk mempercepat elektron melewatinya," kata Anatoly Maksimchuk, ilmuwan peneliti di Universitas Michigan.
Tantangan dalam Peningkatan Kekuatan
Perjalanan untuk mencapai 2 petawatt tidaklah mudah. Salah satu tantangan terbesar adalah mendapatkan komponen penting, yaitu kristal safir yang diinfus dengan titanium.
Franko Bayer, manajer proyek ZEUS, menjelaskan bahwa kristal ini berdiameter hampir 7 inci dan sangat sulit diproduksi. "Kristal yang akan kami dapatkan di musim panas akan mencapai 3 petawatt, dan butuh waktu empat setengah tahun untuk memproduksinya," ungkapnya.
Di sisi lain, tim juga menghadapi masalah teknis seperti penggelapan kisi difraksi akibat endapan karbon dari tembakan laser yang intens. Tantangan ini mengharuskan tim untuk mencari tahu berapa banyak tembakan yang aman dilakukan di antara sesi pembersihan.
Terlepas dari tantangan tersebut, penelitian terus berjalan. Sejak dibuka pada Oktober 2023, fasilitas ini telah menampung 11 eksperimen terpisah dengan 58 peneliti dari 22 institusi. Dalam setahun ke depan, tim ZEUS akan terus meningkatkan sistem ini hingga mencapai potensi penuhnya.
(SciTechDaily/Z-2)
