Britští a čeští specialisté a vývojáři oznámili vytvoření nejvýkonnějšího laseru na světě. Zařízení HiLASE, postavené v laboratoři na okraji Prahy, má potenciál být přínosem pro různá průmyslová odvětví a pravděpodobně pomůže otevřít nové hranice vědeckého snažení. RT přišla na to, co je pozoruhodného na zařízení vážícím 20 tun, jehož vývoj stál 48 milionů dolarů.
Malé ano Britsko-český vývojový tým oznámil vytvoření nejvýkonnějšího laseru na světě. Instalace nazvaná Bivoj podle hrdiny českého folklóru je schopna produkovat záření o výkonu 1000 wattů. Podle tvůrců zařízení je to 10krát více než jakýkoli jiný laser na světě. Vytvoření zařízení, které váží 20 tun, stálo 48 milionů dolarů.
Za zmínku stojí, že pulsní výkon, kterého se vědcům dosud podařilo dosáhnout, již dosáhl 2 petawattů (1 PW je kvadrilion, neboli 1015 W). Mluvíme o laseru v Ósace, který vyvinuli japonští vědci. V Austinu v Texasu je další petawattový laser – produkuje 1 PW najednou. Přirozenou otázkou je, co umožnilo spolupracujícím Čechům a Britům mluvit o novém světovém rekordu.
Pulzní lasery, mezi které patří i český rekordman, totiž po určitou dobu akumulují energii, poté vydají pulz. Japonské a americké lasery potřebují poměrně hodně času, aby naakumulovaly potřebné množství energie.
Jak pro RT vysvětlil Arťom Korzhimanov, zaměstnanec Ústavu aplikované fyziky Ruské akademie věd a autor populárně vědeckého blogu physh.ru, petawattové lasery koncentrují relativně málo energie ve velmi krátkém časovém úseku. „Můžete si o nich myslet, že je někdo udeří kladivem. Tento super silný úder mohou provádět jen zřídka, možná jednou za hodinu nebo dvě. Z tohoto důvodu je nepohodlné s nimi pracovat: vystřelil, a pak musíte čekat. Toto je systém, který funguje na hranici svých možností. V jistém smyslu mají nízkou účinnost, ale vytvářejí velké množství tepla. Celý laser a jeho optické prvky se velmi zahřívají. Navíc další impuls půjde trochu jinak, protože ohřívané prvky se zdají být zkreslené. To znamená, že pro přijetí nového impulsu musíte počkat, až zařízení vychladne.“ Lasery v Ósace a Austinu přitom jako takové nemají „průměrný výkon“.
Podle vedoucího projektu HiLASE Thomase Motzeka se Brity a Čechy vyvinutý laser vyznačuje rekordním průměrným výkonem. Je určena frekvencí opakování pulzu a energií.
“Ve skutečnosti se jedná o komplexní systémy skládající se z několika laserů: nejprve hlavní laser a poté se jeho záření přemění na supervýkonné petawattové pulsy,” řekl Arťom Korzhimanov. — Čechům se zřejmě podařilo vytvořit systém s velmi vysokou frekvencí. Podařilo se jim vytvořit pulzy ne jednou za minutu, ale 10krát za sekundu.
Plánuje se převrat Zařízení montované v ČR patří mezi tzv. diodově čerpané pevnolátkové lasery – na těch pracují některá laserová ukazovátka. Podle vědců prokázala průměrný výkon 1000 wattů nepřetržitě po dobu jedné hodiny. O síle samostatného pulzu zatím od vývojářů nezazněly žádné informace.
„Rutherfordská laboratoř (ve které sídlí britské centrum CLF, které se podílelo na vytvoření laseru. – RT) v Anglii má dva výkonné lasery, Vulcan a Astra Gemini. Výkon laserového pulsu Vulcan je řádově jeden petawatt. Možná se zaměřují na tuto sílu. Zdá se mi, že dokud tento laser nespojili s výkonným petawattovým laserem a neudělali pouze hnací část tak, aby produkovala řekněme 10 výstřelů za sekundu a přijímala 100 joulů (energie – RT ) za sekundu, ukázalo se, že být 1 tisíc joulů za sekundu a 1000 wattů. A pak by každý z těchto pulzů měl produkovat svůj vlastní petawatt, ale to se ještě nestalo,“ navrhl Korzhimanov.
Podle šéfa CLF Johna Colliera není důležitý ani tak samotný výsledek, ale technologie, která byla vyvinuta k jeho získání. Podle něj tato technologie „převratně způsobí použití vysokoenergetických a vysoce výkonných laserů“.
Mezitím čeká laser minimálně měsíc dalšího experimentálního testování. Než vývojáři nabídnou svůj vynález pro utilitární účely průmyslu, musí podle Mocka nejprve vyhodnotit technickou proveditelnost použití laseru pro praktické aplikace.
Plány na vybudování takového laseru v České republice se objevily již v roce 2011. Britské centrum CLF vyvíjí potřebnou technologii posledních 40 let. Experimentální výsledek, o kterém vědci informovali jako výsledek testu, který proběhl již v prosinci a který završil několik let aktivní práce, musí teprve projít odborným ověřením. Vědci a vývojáři představí oficiální zprávu na tiskové konferenci o projektu do konce ledna. O technologii bude možné vážně hovořit, až když výsledky zopakují další nezávislé výzkumné skupiny.
Lasery se již aktivně využívají v různých oblastech – od medicíny po raketovou vědu. Navzdory nutnosti dalšího výzkumu potenciálu nového HiLASE laseru vývojáři již nyní doufají, že najdou komerční uplatnění pro jejich zařízení, a to poměrně brzy – ve druhé polovině roku 2017. Laser tak může být užitečný pro zpracování kovových povrchů, mikrozpracování materiálů a při výrobě polovodičů. Vědci navíc hodlají zjistit, jak lze nový laser využít při výzkumných pracích.
Laserová instalace je zařízení, které produkuje koncentrovaný proud světla daného výkonu. Pro mnoho moderních profesí přestal být fantazií a stal se každodenním pracovním nástrojem. Během posledních desetiletí se výkon laserového paprsku výrazně zvýšil, což umožňuje výrobcům mluvit o nových možnostech a aplikacích.
Jasný jako slunce
Vytvořit laser s ultra vysokou intenzitou trvalo jihokorejským vědcům 10 let. Jejich nápad je založen na femtosekundovém laseru, jehož výkon byl díky složitému optickému systému mnohonásobně zvýšen. Výzkum prováděný pomocí zařízení by mohl způsobit revoluci v chápání atomového světa.
Superintenzivní paprsek obrovské síly je soustředěn na povrchu 1,1 mikrometru, který je 50krát tenčí než lidský vlas.
Tato funkce umožňuje pozorovat chemickou interakci a pohyb jednotlivých částic látky. Pomocí nového zařízení mohou vědci podrobněji studovat životně důležitou aktivitu atomů s možností „dotknout se“ jich. Takové schopnosti „solárního“ laseru lze využít v medicíně, energetice a astrofyzice.
Modrý laser Panasonic
Rozsah použití polovodičových laserů je omezen jejich výkonem. Taková zařízení jsou nepostradatelná při operacích zpracování kovů. Panasonic Corporation představila nový vývoj supervýkonného modrého laseru, vytvořeného na základě kombinace WBS (wavelength beam combining) a DDL (přímé diody).
Ve skutečnosti bylo možné kombinovat nejvyšší výkon a přesnost. Výroba laseru, který pracuje v rozsahu 400-450 nanometrů se 100násobným zvýšením specifického počtu elektronů, vyžaduje mnohem méně elektřiny a drahé materiály třetích stran.
Zároveň je kvalita zpracování kovových hran u této instalace mnohem vyšší. Modrý LED laser Panasonic je velmi žádaný v automobilovém průmyslu, zejména pro zpracování měděných dílů v motorech a bateriích.
Japonský LFEX
Laser for Fast Ignition Experiments (LFEX) sestrojili vědci z univerzity v Ósace. Délka instalace dosahuje 100 metrů, její výkon je tisíckrát větší než celková spotřeba elektřiny na naší planetě (2 petawatty).
V tomto případě je impuls generován za jednu biliontinu sekundy.
Rozsah použití této komplexní optiky nebyl dosud specifikován. Je známo pouze to, že vědci z Osaky pracují na nové instalaci, která převyšuje výkon LFEX 5krát – 10 petawattů.
Texaský petawattový laser
Výkon texaské laserové instalace je 2 tisíckrát větší než výkon všech amerických elektráren dohromady. Laserový puls je navíc podle jeho tvůrců jasnější než světlo Slunce na jeho povrchu.
Takových výsledků bylo dosaženo použitím gama fotonů pro generování neutronů, zatímco dříve se pro tyto účely používaly izotopy vodíku.
Nyní lze zdroj takového výkonu využít ke studiu různých astrofyzikálních procesů v laboratorních podmínkách s následným vytvořením superhustého plazmatu nebo k výrobě energie získané jako výsledek řízené termonukleární reakce.
BELLA z Berkeley
Laserový systém BELLA, vytvořený divizí Accelerator and Fusion Research Division Berkeley Lab, produkuje elektronové vlny, které se pohybují plazmatem, „sbírají“ volné elektrony a urychlují je na extrémně vysoké energie.
To je jeho hlavní rozdíl od jiných typů instalací, které využívají elektrická a magnetická pole k urychlení nabitých částic. Tato inovace umožnila dosáhnout fenomenálních výsledků: instalace produkuje laserové pulsy o výkonu 1 petawatt a trvání 40 femtosekund jednou za sekundu.
Jednoduše řečeno, BELLA každou sekundu „vystřelí“ puls jednoho kvadrilionu wattů!
V tomto případě je délka urychlovače 1 metr a všechny ostatní části instalace jsou umístěny v malé místnosti. Dnes je to absolutní rekord. Předpokládá se použití laseru ve výzkumu fyziky vysokých energií a biologických systémů.
Lidstvo stojí na prahu nové etapy, jejíž vyhlídky zahrnují provádění složitých technologických operací, zlepšování dopravy a komunikací a hloubkové studium vesmíru. A laserový paprsek, který se dříve zdál fantastický, se nyní používá v různých oblastech, od lékařství po zábavní průmysl.
