如果你漫步在德克萨斯大学奥斯汀分校的物理、数学和天文学大楼院子里,你会看到一座17层的塔楼和一栋巨大的L形建筑。你不会看到德克萨斯拍瓦激光器,因为它位于两层地下,藏在厚重的门后,上面有个大多数学生都会错过的标志。这是美国最强大的激光器之一,尽管目前因资金削减而关闭。

我曾是德克萨斯拍瓦激光器(TPW)2020年至2024年的首席激光科学家。这个政府资助的研究中心隶属于能源部的LaserNetUS网络,让全国各地的科学家申请使用专业设备的时间。这台激光器取一小束光脉冲,拉伸它,放大它,直到它短暂携带的能量超过整个美国电网,然后将其压缩回万亿分之一秒,在真空室中创造出一颗——本质上——星星。

在一次发射日,目标可能是一片比人类头发还薄的金属箔、一股气体射流,或是一个微小的塑料颗粒。科学家们使用TPW研究恒星内部、聚变能,甚至新的癌症治疗方法。与电影描绘相反,“发射日”是数小时安静、重复的工作,然后是大约10秒没人敢呼吸的时间。

典型的发射日始于我提前两小时到达,穿上长袍、靴子和发网,进入冰冷的洁净室。你不是简单地打开激光器;你是哄它醒来。我会从振荡器开始,这是一个产生第一束种子光的小盒子,并记录固定参数,如能量和中心频率。然后我会启动泵浦激光器,将脉冲从纳焦耳放大到大约半焦耳。

系统需要30分钟稳定,在此期间我通过每个针孔和摄像头检查对准。轻微的对准错误可能是灾难性的,烧穿需要数月更换的光学元件。接下来,光束进入第一个放大器:一个被闪光灯包围的玻璃棒。光束多次通过,逐渐增强,直到达到约12焦耳——大约相当于一个球在房间里用力扔出的能量。仅这个过程就花了近一个小时。

然后我会扩展光束,将其送入最后阶段:盘片放大器。两个放大器,每个都有两个巨大的30厘米玻璃盘片,由一个巨大的闪光灯组泵浦,这些闪光灯由电容器组供电,电容器组如此之大,以至于它们有自己的房间,位于单独的楼层。每个阶段之间的快速光学快门充当门。

当实验团队确认目标就位时,我们会准备系统发射。每个监视器都会以红色闪烁“系统发射模式”。我会通过一个老式麦克风宣布,打开压缩器光束收集器(一块需要两分钟移动的厚重玻璃板),然后进行安全检查。用一把小的联锁钥匙,我会锁上每扇门;如果一扇门打开,发射就会中止。

回到控制室,我会给电容器组充电。此时,除了紧急关闭,没有回头路。房间会变得寂静。我会与研究员交换一个眼神,比如有一天洛斯阿拉莫斯国家实验室的乔,他会紧握他的咖啡杯。“充电完成。系统发射倒计时三、二、一。发射。”

我会按下按钮。一声巨响会滚过建筑,因为储存的能量注入光束。监视器会冻结,捕捉诊断数据。楼下,在真空室中,一个比人类头发还小的点会达到数百万度的温度。我会向后靠,记录参数,而每个人都松了一口气。辐射安全官会先检查真空室,然后实验团队会收集数据。

有时它完美工作。有时不。2023年一个下午,经过三小时的准备,我按下按钮,什么也没听到。一个快门故障了。监视器显示黑色。我在日志中写下“发射失败”,并开始长达一小时的冷却。我们沉默地坐着,然后四小时后成功发射。这是电影里不展示的部分。

这种期待就是工作:数小时的耐心,为了那10秒你永远无法完全习惯。这一切都发生在一个校园下面,成千上万的人走过,却不知道在那一瞬间,一个比太阳表面还热的微小物质点刚刚存在于他们脚下。