Světlo jako nástroj. Nejvýkonnější lasery generují energii srovnatelnou s okolím černých děr

28. leden 2025

Největší audioportál na českém internetu

Práce na laserovém stole probíhá v přísně střeženém prostředí | Foto: Martin Pařízek, Český rozhlas

Poslechněte si reportáž Martina Pařízka a Ondřeje z laserové haly centra Eli Beamlines

Infastruktura laserového centra Eli Beamlines v Dolních Břežanech sestává ze tří podlaží. Přízemí je vyhrazené pro laserové přístroje. Odtud vystřelené laserové svazky směřují o patro níže do suterénních prostor, kde se nacházejí experimentální haly. První patro je určeno pro podpůrné technologie. Vstup do laserové haly je povolen pouze za přísných opatření, do prostoru se totiž nesmí dostat žádná nečistota. Jak vlastně experiment s využitím laseru probíhá a k čemu slouží?

Poslechněte si speciál magazínu Experiment z 25. ledna 2025

Aktuálně nejvýkonnější laser L3 Hapls vyvinuli vědci z Eli Beamlines ve spolupráci s americkými kolegy. „Je to úplně špičkový laser, který používá řadu zbrusu nových technologií. Většina jich pochází ze Spojených států, ale některé technologie, co se týče krystalů, speciální optiky a mechatroniky, byly vyvinuty v České republice,“ představuje zařízení laserový vědec Bedřich Rus.

Čtěte také

Společně si prohlížíme laserové stoly chráněné průhlednými kryty. „Laser se skládá ze dvou řad optických lavic o délce asi 15 a šířce 4 metry a využívá nejprogresivnější technologie, které jsou k dispozici,“ zdůrazňuje znovu český expert.

„Je zajímavé, že laser je buzen speciálními polovodičovými prvky – laserovými diodami, nejvýkonnějšími na světě, pokud jde o krátké pulzy. Jsou tady čtyři bloky a každý z nich poskytuje špičkový výkon 800 kW ve velice krátkých pulzech, které jsou kratší než milisekunda, tedy tisícina vteřiny.“

Elektrárny světa, spojte se

Svazek zesílených laserových paprsků vypálený z tohoto zařízení většinou cílí na jedno velmi malé místo v experimentální hale. Jde buď o pevný, nebo plynný terč. V prvním případě se v tomto ohnisku generuje protonový svazek, v druhém případě buď rentgenové, nebo elektronové svazky, které se používají při dalších pokusech.

Laseroví vědci Bedřich Rus a Petr Szotkowski

„Laserový pulz vstupuje do velké vakuové komory, kde je komprimován v čase – zkrácen na délku řádově femtosekundy. Kdybychom se na to podívali v prostoru, tak je to asi třetina lidského vlasu. Takový záblesk má přesto v tom velmi krátkém čase výkon asi 200krát nebo 150krát přesahující celkový výkon všech elektráren na světě už jen v tom krátkém čase,“ popisuje Bedřich Rus.

„Pomocí takového zařízení můžete ve velmi malém prostoru – v ohniskové skvrnce – po velmi krátký čas vytvořit takové světelné toky, které existují v okolí černých děr a tak podobně,“ pokračuje s tím, že pomocí koncentrovaného pulzu je možné urychlit částice na několika desítkách centimetrů podobným způsobem jako v klasických urychlovačích kilometrových rozměrů.

„V tom je to právě zajímavé. A proto například jeden z pilotních výzkumů, který se tady provádí, je vyvinout v budoucnosti novou generaci urychlovačů částic anebo velmi kompaktní protonovou terapii, která by byla soustředěna do jedné místnosti. Mohla by být v každé okresní nemocnici a byla by schopná způsobit revoluci v doléčení zhoubných nádorů,“ naznačuje možné budoucí využití vědec.

Laseroví vědci Bedřich Rus a Petr Szotkowski

Zachytit nezachytitelné

Experimentální vědec Jaroslav Nejdl se coby vedoucí skupiny vývoje rentgenových zdrojů v Eli Beamlines věnuje výzkumu účinků velmi krátkých pulzů rentgenového záření.

Jaroslav Nejdl, experimentální vědec

„Specifikum našich pulzů je, že jsou opravdu velmi krátké, takže jsme pomocí nich schopni sledovat nějaké velmi rychlé procesy,“ vysvětluje.

„Například si představte protein, který nějakým způsobem reaguje na světlo. Změna toho proteinu v důsledku interakce se světlem probíhá opravdu ve zlomku pikosekund. To jsou neskutečně krátké časové intervaly. A my pomocí těch krátkých rentgenových pulzů dokážeme „vyfotit“ protein během toho procesu. Takže si postupně můžeme natočit film, jak se mění nebo jak se mění rozložení jeho elektronů v jednotlivých částech.“

Vědci díky tomu mohou celý proces popsat, analyzovat, porozumět tomu, jak funguje, a případně ho převést do praxe a ideálně také využít v nějaké oblasti lidské činnosti.

autoři: Martin Pařízek , Ondřej Vaňura , and | zdroj: Český rozhlas

Související