Nejsilnější laser světa je u Prahy

O vývoj tzv. superlaseru s extra silným výkonem usilovala během uplynulých posledních dvou dekád řada prestižních vědeckých pracovišť na celém světě. Jako prvním se to ale podařilo týmu českých a britských výzkumníků, kteří tak předběhli konkurenční týmy z USA, Japonska a Francie.

Cesta mezi světovou elitu
Laser po tři roky vyvíjeli a konstruovali britští specialisté z Central Laser Facility (CLF). Koncem roku 2015 převezli rozebraný přístroj do Česka, kde ho následně spolu s českými vědci v nově vybudovaném centru HiLASE (které s podporou evropských fondů výzkum financovalo) opět zkompletovali, testovali a ladili jeho parametry. Loni 16. prosince vědci prolomili bariéru jednoho kilowattu (podle Tomáše Mocka, vedoucího laserového centra, jde o první nanosekundový laser, který tuto hranici překonal) a 23. ledna provedli první z řady plánovaných vědeckých experimentů. Tímto činem předstihl břežanský výzkumný tým dokonce i takové renomované instituce, jako je např. proslulé kalifornské výzkumné centrum Lawrence Livermore National Laboratory či japonský Institute of Laser Engineering.
Z výzkumných institucí, které v Česku s využitím evropských peněz vznikly, představuje HiLASE ve svém oboru světovou špičku, elitní instituci v rámci celosvětového kontextu, řekl Radek Špicar, viceprezident Svazu průmyslu a dopravy. V sedmdesátičlenném týmu HiLASE převažují zahraniční vědci, jsou zde např. Japonci, Indové a Italové. Spolu s dalším výzkumným střediskem ELI Beamlines v sousedství z projektu ELI (Extreme Light Infrastructure), které tvoří skupina tří laserových center (ELI Beamlines v ČR, ELI Attosecond v Maďarsku a rumunská ELI Nuclear Physics), je součástí evropské vědecké výzkumné infrastruktury nové generace. Příští rok, kdy bude v Břežanech zprovozněn poslední a nejvýkonnější z plánovaných laserů, se české výzkumné centrum stane minimálně na 10 let nejmodernějším a nejlépe vybaveným výzkumným ústavem v Evropě.

Jména pro nové lasery
Šestice laserů, které se nacházejí nebo budou nacházet v Dolních Břežanech (4 v ELI Beamlines, 2 v HiLASE), má kromě svého strohého číselného označení i svá osobní jména. Laser číslo 1 byl pojmenován AVOJA, což je složenina počátečních písmen pětice finalistů Expedice vesmír, o názvech dalších s čísly 2 až 6 rozhodovala loni odborná porota na základě ankety organizované Fyzikálním ústavem Akademie věd ČR a časopisem Vesmír, v níž měla veřejnost navrhnout jména pro nové břežanské lasery.
Aktuálně nevýkonnější laser centra, který má ve svém označení číslici 6, o němž byla řeč v úvodu, je svými parametry pro většinu obecné veřejnosti asi momentálně nejatraktivnější, vzhledem k tomu, že jde nyní o nejintenzivnější laser na světě. Jméno získal po mytickém silákovi ze starodávných českých pověstí: Bivoj. Vysokoenergetický nanosekundový laserový systém kilowattové třídy na bázi kryogenně chlazených slabů zvládá vystřelit 10krát za sekundu, přičemž jedním pulzem dokáže šokově zpevnit povrch oceli či dalších kovových materiálů na ploše terčíku o Ø 7 cm tak, že kov v šoku úplně změní svoje vlastnosti a mj. dojde k výraznému zesílení parametrů jeho odolnosti a trvanlivosti. Výkon 1000 W umožní, aby laser pracoval daleko rychleji a efektivněji, tedy opracovával větší plochy materiálů. To ocení např. výrobci v automobilovém nebo leteckém průmyslu, kde pomůže vyvíjet nové materiály. Své služby může nabídnout i při měření tenkých vrstev či odhalování materiálových defektů výrobcům např. laserové a jiné optiky či tenkovrstvých materiálů. Pomůže při výzkumu léků, slitin i pevných látek, ale také při vývoji elektroniky.
Ani ostatní lasery však svými schopnostmi nijak nezaostávají. Druhým zařízením ve výbavě HiLASE s číslem 5 je již rovněž instalovaný vysokorepetiční pikosekundový laserový systém kilowattové třídy na bázi tenkých disků Perla (PERrfektní LAser). Je extrémně rychlý: během jediné sekundy dokáže vyslat až 100 000 pulzů (a bude umět vystřelit až milionkrát za sekundu!). Díky tomu dokáže např. nesmírně rychle a přesně vyvrtat miniaturní otvory a vytvářet elektrické spoje tisíckrát tenčí než vlas. Tyto schopnosti by např. měly pomoci autům snížit spotřebu díky vývoji mimořádně přesného vstřikovacího systému nebo vyvíjet rychlejší počítače.

Kvarteto pro špičkový výzkum
Tyto špičkové systémy doplňuje kolekce zařízení ve středisku ELI Beamlines, které se kromě vysokovýkonných laserů specializuje na fotonovou fyziku. První laser AVOJA je nejrychlejším z kvarteta laserů centra ELI Beamlines. Dokáže vystřelit až 1000krát za sekundu, a i když je „nejslabší“ z břežanských laserů, je díky své rychlosti nezastupitelný. S jeho pomocí chtějí vědci detailně zkoumat vlastnosti a strukturu pevných látek a vyvíjet nové materiály. Laser číslo 2 Amos (pojmenovaný po českém humanistovi a reformátorovi vzdělávání, Janu Amosu Komenském) používá technologie, které jsou zatím méně probádané a bude sloužit hlavně jako kompaktní urychlovač částic. 1PW laser bude využíván v humánní medicíně např. při výzkumu protonových zdrojů k léčbě zhoubných nádorů.
Vysoce automatizovaný laser Lucifer (číslo 3) s 10 pulzy za sekundu, který svým názvem připomíná padlého anděla - světlonoše (z latinského lux - světlo a ferre - nést), symbolizuje i to, že po svém dokončení bude využívat vůbec nejjasnější laserové diody, jaké se zatím podařilo vědcům vytvořit. Podobě jako Amos bude pomáhat při vývoji kompaktních urychlovačů částic pro lékařské aplikace a také např. při výzkumu vnitřní stavby živých buněk. Koncepčně jsou tato zařízení něco jako dvojčata a spolu tvoří unikátní systém využívající obdobné, vzájemně se doplňující technologie.

Zhmotnění Čapkovy vize: Krakatit
Skutečným triumfem je však laser číslo 4 z portfolia ELI Beamline s názvem Krakatit. Ten nezůstane po svém dokončení plánovaném v roce 2018 nic dlužen fiktivnímu zdroji neuvěřitelné energie, po němž dostal své pojmenování. Po svém zprovoznění (v současné době se připravuje v USA) vystřídá na pozici nejvýkonnějšího zařízení svého druhu Bivoje a bude nejsilnějším laserem na světě. Bude mít výkon 10 petawattů (PW) - dvojnásobek plánovaného výkonu superlaseru LMJ-Petal (Laser mégajoule et Petawatt Aquitaine laser) Apollon budovaného ve Francii. A ačkoli dokáže vystřelovat svůj paprsek sice jen s frekvencí jednou za minutu, jeho extrémní schopnosti přibližuje pro lepší představu příměr, že pokud by střílel nepřetržitě, přivedl by jeho paprsek za 10 sekund do varu vodu ve vodní nádrži Lipno a za další minutu by se tato voda kompletně vypařila. Měl by napomáhat zkoumání procesů odehrávajících se v nitru obřích planet, jako jsou např. Jupiter a Saturn. /vaj, foto: FU AVČR/

Publikováno: 1. 8. 2017 | Počet zobrazení: 2356 350