Die Z-Maschine ist eine gigantische Maschine zur Erzeugung von Röntgenstrahlen und extremen Temperaturen zum Testen von Hypothesen über nukleare Explosionen. Unter Verwendung einer enormen Energiezufuhrvorrichtung lässt es einen Strom durch einen Wolfram- oder Stahldraht laufen, wodurch er zu einem geladenen Plasma verdampft. Gleichzeitig erzeugt die enorme Stromdichte in der umgebenden Luft ein Magnetfeld, das eine weitere Verdichtung des geladenen Plasmas bewirkt, ein Vorgang, der als Z-Pinch bekannt ist, nach der vertikalen Achse, entlang der das Plasma in den frühesten britischen Maschinen komprimiert wurde . Das implodierende Plasma erzeugt Temperaturen von bis zu 3.7 Milliarden Kelvin oder 3.6 Milliarden Grad F und erzeugt einen Röntgenpuls, der eine Stoßwelle in einem Zielobjekt induzieren kann.
Die in der Z-Maschine erzeugten Temperaturen und Drücke sind so immens, dass mit ihnen die Eigenschaften der Kernfusion untersucht werden können. Tatsächlich ist die Spitzentemperatur etwa 300-mal höher als im Kern der Sonne, wo die Kernfusion stattfindet. Die Kraft, die die Z-Maschine erreichen kann, ist so immens, dass die Z-Maschine neben der „typischen“ Fusion von Deuterium und Tritium (eine der Fusionsformen mit niedrigerer Temperatur) auch leichte Kerne wie Wasserstoff- oder Lithiumatome miteinander verschmelzen kann. was theoretisch zu einer aneutronischen Fusion führen könnte. Wenn die aneutronische Fusion zu einem praktischen Stromgenerator entwickelt werden könnte, würde sie viele der biologischen Gefahren und Handhabungsrisiken vermeiden, die mit der Fusion verbunden sind, bei der die Energie hauptsächlich aus ballistischen Neutronen stammt, wie bei der Deuterium-Tritium-Fusion.
Ursprünglich für die Bereitstellung von 50 Terawatt Leistung (genug, um 50 Millionen Haushalte) für einen Burst von weniger als 100 Nanosekunden zu liefern, wurde die Z Machine neu entwickelt, um eine Leistung von 290 Terawatt zu liefern. Die im Moment des A-Pinchs erzeugte elektrische Entladung ist so massiv, dass von jedem metallischen Gegenstand im Raum, in dem sich die Z-Maschine befindet, Funken springen. Der Effekt erzeugte Fotos, die zu den denkwürdigsten Wissenschaftsfotografien des Jahres 2005 gehören. Die elektrische Entladung tritt immer noch auf, obwohl die Stromversorgungsgeräte in 2,000 Kubikmeter Transformatoröl und zusätzliche 2,300 Kubikmeter entionisiertes Wasser eingetaucht sind. Die Entladung wird als „Bogen und Funken“ oder einfach als „Blitz“ bezeichnet.