Extrémně výkonné lasery s důmyslnými zrcadly by mohly proděravět realitu  
Laseroví fyzici sbírají síly k frontálnímu útoku na hranici výkonu 100 petawattů. Pokud se jim to podaří, tak by jejich lasery mohly vyrvat z nicoty virtuální částice. Klíčovým prvkem nové generace extrémních laserů by se mohla stát plazmová zrcadla, která by soustředila ultimátní laserové paprsky, aniž by je to okamžitě zničilo. Doufejme jen, že je realita utkaná z kvalitního přediva.
Co asi vyhřezne z roztržené reality? Kredit: Jeff Keyzer / Wikimedia Commons.
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.
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.
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.

Datum: 19.09.2019
Tisk článku

Budoucnost lidstva - Kaku Michio
 
 
cena původní: 397 Kč
cena: 349 Kč
Budoucnost lidstva
Kaku Michio

Diskuze:

hawkingovo zareni

Kuba Beneš,2019-09-27 23:49:11

k vytrzeni virtualnich elektronu (nebo pozitronu) do reality prece dochazi na horizontu udalosti cernych der. davno uz vedecky uznavany jev. proc se najednou pane mihulka bojite, ze kdyz totez provedou lide, tak to roztrhne realitu? :)

mimochodem, predstavme si, ze takovy elektron je laserem vytrzen. protoze bude chybet virtualnimu pozitronu, ktery vznikl s nim, k anihilaci, tak bude vytrzen i pozitron. do zlomku vteriny oba anihiluji s jinym pozitronem nebo elektronem.
realita je zachranena :)
tak co se tu resi?

Odpovědět


Re: hawkingovo zareni

Kuba Beneš,2019-09-27 23:54:15

jeste dodam, protoze pozitronu je mnohem mene, tak elektron pravdepodobne prezije. ale protoze vytrzeny virtualni pozitron zlikviduje jiny elektron, celkovy naboj vesmiru zustane zachovan ;-)

Odpovědět

Plazma není zničená hmota

Marek Zelenka,2019-09-25 18:31:17

...ale naopak, hmota vzniká z plazmatu. Aneb na počátku bylo plazma :-)

Odpovědět

Realita

Tomáš Habala,2019-09-21 13:45:48

Čo je vlastne "realita"? Čo sa dokáže správať podľa prírodných zákonov?

Odpovědět

Čas

Stanislav Poutník,2019-09-20 18:35:28

Jelikož jde o relativně krátký čas, nemusíme mít o realitu strach. Také je zřejmé, že při takto krátkém času je otázka jestli se to vůbec stane nebo děje nebo stalo. A v tom případě je jasné, že nezáleží ani na čase a můžeme uvažovat se všemi stavy tzn., že se to již stalo a nic se nestalo. :D

Odpovědět

Peter Somatz,2019-09-20 12:28:02

Pri tom vytvarani elektronov z fotonov, mozno vzniknu aj nejake pozitrony. Toto by mohla by cesta k zisteniu, preco prevlada hmota nad antihmotou.

Odpovědět


Re:

Jiri Naxera,2019-09-20 14:44:18

Bojím se že ne. Těch pozitronů by mělo vzniknout stejně jako elektronů. (obecně třeba experimentální fyzikové od urychlovačů velmi často nerozlišují částice a antičástice )

Jinak porušení globální U(1)symetrie (alias zákona zachování elektrického náboje) by bylo hodně silné kafe.

Odpovědět


Re:

Jiří Petráš,2019-09-20 15:13:53

To uz se davno vi. Po velkem tresku vzniklo asi o 1 % vic hmoty nez antihmoty, navzajem to anyhilovalo a zbylo to jedno procento hmoty. Tady pri vzniku elektronu vznikne priblizne stejne mnozstvi pozitronu.

Odpovědět


Re: Re:

Jiri Naxera,2019-09-20 21:18:14

Právě že to není vůbec jasné, a to jeden z otevřených problémů současné fyziky. https://en.wikipedia.org/wiki/Strong_CP_problem
Každopádně se to netýká tématu článku.

Odpovědět

Větší a větší hračky

Mintaka Earthian,2019-09-20 12:13:12

Když se podívám, kam se naše "možnosti" za pouhých posledních 100 let posunuly a kam se ženeme dál, řekl bych, že se blížíme k experimentálnímu řešení Fermiho paradoxu.

Trochu mi to přijde jako dětské zkoumání, sice o spoustě věcí nic moc nevíme, ale je zajímavé do toho šťourat a uvidíme, co z toho vyleze. (Také rád zkoumám.)

Doufám, že když se někdy někomu podaří "vypnout" tenhle kus vesmíru, bude to rychlé a tedy i nebolestivé. A to mi na mých miskách vah přijde lehčí, než hromada utrpení, které si na různých místech téhle Země, navzájem působí členové našeho vlastního druhu.

Odpovědět


Re: Větší a větší hračky

Josef Šoltes,2019-09-20 14:44:52

Podle mého názoru je nesmysl, aby se tohle podařilo. Známe situace, kdy dochází ještě k podstatně vyšší koncentraci energií a vesmíry to nevypíná...

Odpovědět


Re: Re: Větší a větší hračky

Mintaka Earthian,2019-09-20 18:55:16

Nemyslím si, že by to měl být zrovna tenhle experiment.
Ale nedivím se, že se lidi obávali LHC, když při experimentech měly vznikat "černé díry", a řady dalších experimentů.

Je vcelku běžné, že se při tom zkoumání dojde k něčemu s čím se nepočítalo a občas se vyloženě "něco nepodaří".
Někdy je z toho třeba užitečný penicilín, jindy to odnese pár lidí, než je "náhodou" objeven dynamit, jindy to pár let trvá a vyžádá si to stovky životů, než se vědci dovtípí jak neblaze může působit radioaktivita.

Zvídavost a chtivost jsou dva z velkých motorů bádání.
Když buchnul Car bomba, taky asi nepočítali s tím, že to rozbije okna domům 900km daleko.

100 let je nic. Kde budeme za dalších 100 let? Kde za 10 x 100 let?
Naše poznání a schopnosti rostou.
Myslím si, že spolu s vědeckým poznáním by měla také stoupat míra zodpovědnosti, morálnosti, ohleduplnosti a to se (IMHO) neděje.

Zatím nám tenhle vesmír připadá opuštěně a nepřekypuje mimozemskými civilizacemi, což může být důsledkem toho, že někde v tom poznávání mohou být "padací dveře" do Tartaru, které to naše bádání ukončí.

Ale nic proti zkoumání. Všechno přeci jednou nějak skončí.

Odpovědět


Re: Re: Re: Větší a větší hračky

Jiri Naxera,2019-09-20 21:23:00

Tak konkrétně proti strachu z LHC (ale to platí i u současného experimentu) byl dost silný protiargument: Částice kosmického záření dosahují mnohem větších energií, a to i v těžišťové soustavě, než ty produkované v LHC, a přesto mizení planet do černých děr přímo před očima/dalekohledy nepozorujeme.
Osobně bych začal mít obavy někde v blízkosti Planckovy škály, tam se může stát cokoli. Ale dokud trapně v malém napodobujeme procesy, které někde v přírodě rutinně probíhají, tak si myslím že není strach na místě.

Odpovědět


Re: Re: Větší a větší hračky

Václav Dvořák,2019-09-21 10:45:29

Souhlas. Podobné jevy nastávají v různých částech Vesmíru přirozeně a nic se nevyplo. Jinak by se tady o tom nediskutovalo :)))

Odpovědět

Jednotky

Zdeněk Rubeš,2019-09-20 08:53:46

Odkdy se energie udává ve watech?

Odpovědět


Re: Jednotky

Roman Truneček,2019-09-20 10:47:32

Jedná se o špičkový výkon.

Odpovědět


Re: Jednotky

Roman Truneček,2019-09-20 10:50:37

Např. náš L4 Aton dá 1,5 kJ za 150 fs, což je 10 PW. www.eli-beams.eu

Odpovědět

Hra na boha

Tomáš Novák,2019-09-20 08:23:47

...poslední dobou se poněkud stírá rozdíl mezi moderní fyzikou a odvážnou "hrou na boha". Snad se to lidstvu nevymstí...

Odpovědět


Re: Hra na boha

Martin Ryšavý,2019-09-20 08:36:14

My křesťané jsme v klidu :)

Odpovědět

Fázový přechod

Josef Novák,2019-09-20 07:24:17

Když F. C. Bohlen, vlastník drogerie v Essenu, který byl na své zákazníky hrubý, až sprostý, pálil exawattovým laserem do pupíku sošky pražského Jezulátka ve snaze vyvrátit filosofii externismu, otázal se ho Cimrman, zda se nebojí, že vyvolá fázový přechod časoprostoru.
Jeho odpověď se zachovala na nahrávce magnetofonu SONET DUO, který se dostal k Evženu Hedvábnému, v jehož chalupě byla později nalezena pozůstalost po J.C. Přehrajme si tedy odpověď tohoto vulgárního materialisty: "Ne". Pak své tvrzení podepřel sprškou vulgarismů, obhroublostí a jiných projevů diletantství, řka, že v případě fázového přechodu by si toho stejně nikdo nevšiml.

Odpovědět


Re: Fázový přechod

Martin Slaba,2019-09-20 13:04:55

Myslím, že citujete nesprávnou (ikdyž zajisté patriotickou) literaturu.

Správná reference by měla být na Zasalanou poštu od Terryho Pratcheta.
Zde Zatracený Hlupec Johnson vytvořil přece třídičku pošty jejíž přídící mechanizmus vycházel z kruhu u kterého se pí rovnalo přesně 3. Tento mechanismus kromě vyníkajícího třídícího efektu měl i některé menší nedostatky, jakože třeba doručoval poštovní zásilky dříve, než byly napsány apod.

Dlouho se nejvýznačnejší mágové radili co s tímto stojem udělat v obavách, aby nenarušili (již tak dost křehkou) realitu, až pošmistr vzal veliké kladivo a do stroje uhodil.
jistotu získal, když viděl mágy utíka jako o život. Prý pochopil že buď to s rozbitím reality nebude tak horké, a nebo mágové věděli o nějaké jiné a bezpečnější realitě

:-)

Odpovědět


Re: Re: Fázový přechod

Jiri Naxera,2019-09-20 14:48:21

Ostatně tohle je vysvětleno ve Vědě na Zeměploše, kde bylo něco jako "A nebojíte se že ten magický reaktor zničí realitu? Rozhodně ne. A jak jsi můžete být tak jistí? No my ho ehm zapnuli už před hodinou"

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace