Rekordní laser v čínském centru SULF. Kredit: Kan Zhan.

V čínské Šanghaji mají laserovou laboratoř, kde fyzik Ruxin Li a jeho kolegové trhají rekordy s nejvýkonnějšími laserovými pulzy, jaké kdy svět viděl. V srdci techniky laserového centra Shanghai Superintense Ultrafast Laser Facility (SULF) je safír dopovaný titanem, který díky důmyslné soustavě čoček a zrcadel vytváří laserové pulzy o neuvěřitelné intenzitě 5,3 milionů miliard wattů, čili 5,3 petawattů. Tyto pulzy jsou sice extrémně, přímo rekordně intenzivní, zároveň jsou ale nesmírně krátké. Trvají méně než jednu biliontinu sekundy.

V centru SULF své laserové systémy neustále vylepšují a na konci letošního roku by rádi pokořili vlastní rekord s laserovými pulzy o výkonu 10 petawattů. Pokud se jim to povede, tak výkon takového pulzu bude odpovídat tisícinásobku výkonu všech elektrických sítí dnešního světa. Opět na velice kratičký časový okamžik, samozřejmě.

Zařízení OMEGA-EP v laserovém centru University of Rochester. Kredit: University of Rochester.

10 petawattů nezní špatně, ale Li s kolegy mají mnohem větší ambice. Připravují stavbu unikátního laseru Station of Extreme Light (SEL), který by měl umět laserové pulzy o výkonu 100 petawattů. Laserovou palbu by měl spustit v roce 2023 a bude to pořádná jízda. Fyzici vlastně přesně nevědí, co mají očekávat, protože půjde o teploty a tlaky, s nimiž se na Zemi běžně nesetkáme.

Asi nejvíce svůdná je podle čínských fyziků reálná možnost, že tak intenzivní laserové pulzy rozervou vakuum, s jistou nadsázkou řečeno, a vyždímají z něj elektrony a jejich antihmotové protějšky pozitrony. Stručně řečeno, takový laser by mohl „rozervat“ prázdný prostor a vytvořit něco z ničeho. Ve skutečnosti nejde o nic moc záhadného. Je to realizace slavné Einsteinovy rovnice E=mc2. Jaderné zbraně dovedou vytvořit ohromné množství energie ze hmoty, laser Station of Extreme Light by měl zase stvořit hmotu z ohromného množství energie. Je to mnohem těžší, než jak to zní, v zásadě by to ale mělo fungovat.

V Šanghaji neustále pracují na zvýšení výkonu laserových pulzů. Kredit: Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics.

Pokud se laseru Station of Extreme Light skutečně podaří „roztrhnout“ vakuum, tak by to mohlo změnit částicovou fyziku. Tradiční urychlovače částic by mohly být alespoň z části nahrazeny rychlejšími a lacinějšími laserovými urychlovači.

Číňané nejsou jediní, kdo plánuje postavit ultimátní lasery. Ruští fyzici si vymysleli design pro laser Exawatt Center for Extreme Light Studies (XCELS), který by měl vytvářet pulzy o výkonu 180 petawattů. Američtí fyzici newyorské University of Rochester vyvíjejí laser Optical Parametric Amplifier Line (OPAL), který zvládne 75 petawattové pulzy. Japonští fyzici zase pracují na laseru s pulzy o výkonu 30 petawattů. Zatím ale vše nasvědčuje tomu, že vítězem v závodu o supervýkonný laser se stane Čína se svým laserem Station of Extreme Light.

V této souvislosti je veliká škoda, že mezinárodní laserové centrum Extreme Light Infrastructure (ELI), které má lasery u Prahy, maďarského Segedínu a rumunské Bukurešti, v tichosti odložilo projekt masivního a ultravýkonného laseru s 200 petawattovými pulzy. Vědecký poradní výbor ELI totiž doporučil, aby se tři národní centra ELI nejprve pořádně zaběhla. Spuštění 200 petawattového laseru, který měl být hvězdou centra ELI, výbor odložil minimálně do roku 2022.

Video:  Super laser! China reports major progress in high energy laser research


Literatura
Science Mag 24. 1. 2018.