Trung tâm nghiên cứu chứa chùm laser mạnh nhất thế giới

Máy laser đặt tại trung tâm nghiên cứu của công ty Thales có thể đạt công suất cực đại 10 petawatt trong thời gian cực ngắn.

Trong phòng điều khiển của một trung tâm nghiên cứu ở Romania, kỹ sư Antonia Toma kích hoạt chùm laser mạnh nhất thế giới, hứa hẹn cách mạng hóa mọi lĩnh vực từ y tế tới vũ trụ. Máy laser ở trung tâm gần thủ đô Bucharest của Romania được vận hành bởi công ty Pháp Thales, sử dụng phát minh đoạt giải Nobel, AFP hôm 31/3 đưa tin. Nhà nghiên cứu Gerard Mourou (Pháp) và Donna Strickland (Canada) đoạt giải Nobel Vật lý năm 2018 nhờ khai thác sức mạnh của laser để tạo ra thiết bị chính xác cao trong phẫu thuật mắt và ứng dụng công nghiệp.

Trung tâm nghiên cứu chứa máy laser mạnh nhất thế giới. (Ảnh: AFP).

Tại trung tâm, trước bức tường treo đầy màn hình hiển thị chùm ánh sáng, Toma kiểm tra hàng loạt thiết bị chỉ thị trước khi bắt đầu đếm ngược. Ở phía bên kia của lớp kính, những dãy dài hộp màu đỏ và đen chứa hai hệ thống laser. Quy mô hoạt động ở trung tâm nghiên cứu rất lớn. Hệ thống có thể đạt mức công suất cực đại 10 petawatt (một petawatt bằng 10 mũ 15 watt) trong thời gian siêu ngắn cỡ femto giây (một femto giây bằng một phần triệu tỷ giây). Các kỹ sư phải lắp đặt cẩn thận 450 tấn thiết bị để đạt hiệu suất đặc biệt này, theo Franck Leibreich, giám đốc quản lý giải pháp laser ở Thales.

Mourou thừa nhận ông rất xúc động sau hành trình phi thường từ Mỹ, nơi ông đã làm việc suốt 30 năm, để biến dự án thành hiện thực ở châu Âu. Dự án ra đời vào thập niên 2000 từ dự án Cơ sở hạ tầng ELI lớn hơn của Liên minh châu Âu.

Tòa nhà công nghệ cao, nơi đặt trung tâm nghiên cứu, có chi phí xây dựng 350 triệu USD, chủ yếu đến từ Liên minh châu Âu. Thames cho biết đây là khoản đầu tư lớn nhất trong nghiên cứu khoa học ở Romania. Trong khi đó, các nước bao gồm Pháp, Trung Quốc và Mỹ đang thúc đẩy những dự án riêng để sản xuất máy laser thậm chí mạnh hơn.

Giới khoa học luôn tìm cách tạo ra máy laser mạnh hơn nữa. Tuy nhiên, vào giữa thập niên 1980, họ vấp phải một rào cản, khiến họ không thể tăng công suất mà không ảnh hưởng tới việc khuếch đại chùm ánh sáng. Đó là khi Mourou và Strickland, sinh viên của ông khi đó, phát minh kỹ thuật gọi là khuếch đại xung cực ngắn cường độ cao (Chirped-Pulse Amplification, hay CPA), giúp tăng công suất và khuếch đại an toàn.

Kỹ thuật này hoạt động bằng cách kéo căng xung laser siêu ngắn, khuếch đại nó và nén lại lần nữa, tạo ra xung laser ngắn và mạnh nhất thế giới. CPA đã được ứng dụng trong phẫu thuật mắt, nhưng có thể mở đường cho các nhà khoa học tiếp tục mở rộng ranh giới cho công nghệ laser. "Chúng tôi sẽ sử dụng loại xung siêu mạnh này để sản xuất nhiều máy gia tốc hạt nhỏ gọn với giá rẻ hơn nữa" nhằm phá hủy tế bào ung thư, Mourou nói.

Những ứng dụng tiềm năng khác bao gồm xử lý chất thải phóng xạ bằng cách giảm thời gian hoạt động phóng xạ hay dọn rác tích tụ ngoài không gian. Đối với Mourou, thế kỷ vừa qua thuộc về electron, còn thế kỷ 21 là kỷ nguyên của laser.