Co asi vyhřezne z roztržené reality? Kredit: Jeff Keyzer / Wikimedia Commons.

Dnešní lasery jsou už dost extrémní. Mohou odpálit energii v řádu petawattů. Pokud se takhle nesmírně výkonný laserový paprsek soustředí do maličkého prostoru, tak je naprosto devastující. Hmota kvílí a rozlétá se na kousky. Po atomech zůstanou elektrony a atomová jádra.

Jenomže laserovým fyziků roste s jídlem chuť. Mají ještě větší ambice. Plánují použít lasery tak nezměrně výkonné, že by za příhodných experimentálních podmínek mohly rozervat samotné předivo reality a napnout kvantové zákonitosti až k prasknutí. A jak se zdá, možná to nebude až tak těžké. Podle nedávné teoretické studie Henriho Vincentiho z francouzských institucí LIDYL, CEA a CNRS by k tomu měla stačit nová sofistikovaná zrcadla pro extrémní lasery.

Henri Vincenti. Kredit: H. Vincenti.

Lidstvo v dnešní době využívá asi 18 terawattů energie. Petawatt je přitom tisícinásobek terawattu. Nicméně, nejdrsnější současné lasery světa zvládnout vypálit paprsek o energii 5 až 10 petawattů. Ten trik spočívá v tom, že tyto lasery odpálí energii jen na nesmírně krátký okamžik, tak mezi pikosekundou a pár femtosekundami (10 na mínus 15 sekundy). Během tohoto mžiku je energie laseru vskutku monstrózní. A bude ještě monstróznější. Laseroví fyzici se netají plány na pokoření hranice 100 petawattů.

Naše lasery míří ke hranicím poznání. Kredit: ESO/F. Kamphues.

Pokud energie laserového paprsku dosáhne hodnot kolem 10¹² wattu na centimetr čtvereční, tak se hmota v tom místě promění v plazma. Dnešní top lasery vytvoří paprsek o energii cca 10²² W/cm2. Pokud laseroví mágové dosáhnou energie kolem 10²⁹ W/cm2, čili ještě o 7 řádů vyšší než dnes, tak se budou dít věci. Takový ultimátní laser pravděpodobně vyrve z vakua virtuální elektrony. Jinými slovy, laser rozerve realitu a vytěží reálné elektrické náboje z nicoty. Autor komentáře je sice zvyklý na ledasco, ale v tomto případě pevně doufá, že první experiment tohoto druhu dopadne podle plánu. Přece jenom to bude výprava do nezmapovaného terénu, jako za starých časů, která bude vyžadovat odhodlané srdce a hromadu štěstí.

Problém je v tom, jak postavit laser, který by vytvořil paprsek o tak vysokých energiích. Je to prý hlavně otázkou materiálu, který by měl přežít dost dlouho, aby stihl potřebným způsobem zaostřit laserový paprsek. V této chvíli přichází na scénu Vincenti a jeho plazmová zrcadla.

O plazmových zrcadlech se ve skutečnosti mluví už delší dobu. Plazma je něco jako plyn tvořený elektricky nabitými částicemi, v němž se hemží volné elektrony. Když do plazmatu narazí extrémní laserový paprsek, tak se díky fyzikálním vlastnostem plazmatu odrazí zpět. Jako by to byl lesklý nárazník luxusního automobilu. Zároveň nemůže hmotu plazmatu zničit, protože plazma už vlastně představuje zničenou hmotu.

Nejprve to vypadalo, že plazmová zrcadla nebudou fungovat, protože neudrží správný tvar. Vincenti a další badatelé si ale pohráli s plazmovými zrcadly na superpočítači a zjistili, že to přece jenom půjde. Vincenti vymyslel postup, při němž oscilující plazmová zrcadla ještě mnohonásobně zesílí intenzitu extrémně výkonného laserového paprsku. Zatím je to všechno jenom teorie, prý by to ale mohlo fungovat. Technologicky to není příliš složité. V podstatě jde o to, nejprve méně energetickým pulzem laseru vytvořit plazmové zrcadlo, a vzápětí ho pak využít k vytvoření extrémně energetického paprsku. Pak už jenom stačí rozervat předivo reality a dívat se, co vyleze ven.

Literatura
ARS Technica 14. 9. 2019, Physical Review Letters 123: 105001.