20 июля 2012 года лазерная установка Berkeley Lab Laser Accelerator (BELLA), сооружение которой близится к концу, выработала импульсы лазерного света, мощностью 1 ПВт, длительностью 40 фемтосекунд и частотой следования 1 Гц (один раз в секунду). Несмотря на то, что в мире существуют и другие мощные лазерные установки, ни одна из них не может вырабатывать столь мощные импульсы со столь большой, конечно, относительно, частотой. "Это является новым мировым рекордом" - заявляет Вим Лимэнс (Wim Leemans), ученый из Отдела исследований ускорителей и синтеза в лаборатории Беркли. Стоит упомянуть, что Лимэнс возглавляет программу Lasers and Optical Accelerator Systems Integrated Studies (LOASIS), в ходе которой создается лазер BELLA и является основоположником этого лазера.

В конструкции лазерной системы BELLA лежат годы исследований в области лазерных плазменных ускорителей, проведенные в рамках программы LOASIS. В отличие от обычных ускорителей, которые для ускорения заряженных частиц используют модулированные электрические и магнитные поля, лазерные плазменные ускорители вырабатывают электронные волны, которые перемещаются через плазму под воздействием лазерного света. Эти волны захватывают в свою ловушку некоторые из свободных электронов плазмы и ускоряют их до очень высоких энергий, при этом, на весьма небольших расстояниях. Говоря проще, это можно описать электроны, ускоряющиеся, вскакивая на доске для серфинга на гребень волы, двигающейся со скоростью света.

В 2004 году ученые LOASIS достигли производства электронных лучей с энергией 100 МэВ, в 2006 году энергия лучей составляла уже 1 ГэВ, а разгон луча электронов осуществлялся в сапфировом кристалле, длиной всего 3.3 сантиметра. Ожидается, что лазерная система BELLA будет первым лазерным плазменным ускорителем, который произведет луч электронов с энергией 10 ГэВ.

Энергия в 10 ГэВ кажется не очень большой, чем энергия электронных лучей, выработанных в свое время в Стэндфордской лаборатории линейных ускорителей с помощью совершенно традиционных технологий. Но все дело в том, что Стэнфордский ускоритель имел длину более трех километров, длина активной области лазера BELLA составляет всего один метр, а вся силовая и другие части установки умещаются в соседней комнате.

Несмотря на то, что мощность импульса лазера BELLA имеет грандиозное значение, за счет длины импульса в 40 фемтосекунд, энергия импульса лазера составляет всего 42.4 Джоуля. С учетом частоты следования импульсов в 1 Гц, лазер BELLA потребляет от сети энергию, чуть превышающую мощность обычной лампочки накаливания.

Лазерная система BELLA разработана и изготовлена по заказу лаборатории Беркли французской компанией Thales. В настоящее время ведутся завершающие работы по интеграции лазера BELLA в общую систему оборудования лаборатории Беркли и систему защиты персонала лаборатории. Эксперименты, в которых лазерный ускоритель BELLA будет вырабатывать электронные лучи с энергией 10 ГэВ, начнутся уже осенью этого года.