Experimentální komora v centru CoReLS, kde padl rekord. Kredit: Chang Hee Nam/CoReLS.

Lasery jsou už tak dost úžasné. Ale zároveň není důvod usínat na vavřínech. V jihokorejském laserovém centru Center for Relativistic Laser Science (CoReLS) to vidí dost jasně. Nedávno dosáhli významného úspěchu a získali rekord v intenzitě laserového paprsku. S petawattovým femtosekundovým laserovým systémem vytvořili paprsek, jehož intenzita byla 10²³ wattů na centimetr čtvereční.

Chang Hee Nam.

Kredit: Kofst1254 / Wikimedia Commons.

Šéf centra Chang Hee Nam a jeho tým využili velmi pokročilou optickou soustavu, která jim umožnila koncentrovat laserový paprsek na malý terč. Zkušenosti získali od laserového systému Hercules americké University of Michigan, který byl předchozím držitelem zmíněného rekordu. Jejich úspěch otevírá nové možnosti výzkumu v řadě odvětví, od astrofyziky až po léčbu rakoviny.

Hercules dokázal vyrobit laserový paprsek s intenzitou 10²² wattů na centimetr čtvereční. Stalo se to ale téměř před dvěma desetiletími a fyzici od té doby usilovali o pokoření rekordu. Až doposud byli neúspěšní. Hranice 10²³ wattů na centimetr čtvereční se ukázala být pořádně tvrdým oříškem.

Výzkum v centru CoReLS. Kredit: Chang Hee Nam/CoReLS.

Laserový systém centra CoReLS potřeboval sofistikovanou optiku se soustavou deformovatelných zrcadel k tomu, aby zaostřil 28centimetrový laserový paprsek do prostoru terče, jehož průměr byl 1,1 mikronu, čili menší než pětina průměru lidského vlasu. Pak pomocí kamery a speciálního senzoru změřili intenzitu výsledného laserové paprsku. Jejich paprsek byl tak intenzivní, že kdyby měl průměr jen 10 mikronů, tak by zahrnul veškerou energii, která přitéká ze Slunce na Zemi v podobě slunečního záření.

Jak se nechal slyšet Nam, s takhle extrémním laserem se dají dělat skvělé věci. Může například simulovat astrofyzikální fenomény, které jsme zatím mohli studovat jen jako vzdálení diváci. Týká se to například kvantové elektrodynamiky silných polí (strong field quantum electrodynamics), která zřejmě souvisí s tvorbou extrémně energetických částic kosmického záření, pro nás stále dost záhadnou. Využití by takový laser mohl nalézt i v léčbě nádorů, jako mnohem levnější a praktičtější varianta urychlovačů částic – pro tvorbu vysokoenergetických protonů k ozařování pacientů.

Literatura

Institute for Basic Science 14. 4. 2021.

Optica 8: 630–635.