:: OSEL.CZ :: - Fyzici plánují postavit lasery tak silné, že „rozervou“ vakuum
Fyzici plánují postavit lasery tak silné, že „rozervou“ vakuum  
Čínské laserové centrum Shanghai Superintense Ultrafast Laser Facility (SULF) plánuje vybudovat extrémní laser Station of Extreme Light (SEL). V roce 2023 by měl bušit do samotné podstaty reality pulzy o výkonu 100 petawattů.

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

Datum: 31.01.2018
Tisk článku

Nové pohledy na neinvazivní laser - Navrátil Leoš, kolektiv
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 149 Kč
cena: 126 Kč
Nové pohledy na neinvazivní laser
Navrátil Leoš, kolektiv
Související články:

Zařízení NIF odpálilo rekordní 500-terawattový zášleh laseru     Autor: Stanislav Mihulka (13.07.2012)
Skládáním laserů můžeme zmenšit urychlovače z kilometrů na metry     Autor: Stanislav Mihulka (30.05.2014)
Japonci úspěšně vypálili z nejvýkonnějšího laseru světa     Autor: Stanislav Mihulka (31.07.2015)



Diskuze:

Fermiho paradox

Mintaka Earthian,2018-02-02 16:32:59

Když už jste zvolili takový motivační název článku, tak mě tak napadlo, aby při tom naši hraví vědci, omylem, nepřišli na vysvětlení Fermiho paradoxu.

Vzpomínám na jeden školní experiment. Dodali nám pěkný nový Teslův transformátor. Tak jsme to připravili, spustili. Nádherné dvoumetrové blesky. To chce zažít.
Vedlejší efekt byla selektivně odpálená slaboproudá elektronika až do vzdálenosti cca 100m.

Tím chci říc, opatrně s těmi hračkami, může to mít vedlejší efekty.

Odpovědět

Intenzita vs. energie

Xavier Vomáčka,2018-02-01 15:47:51

Může mi někdo erudovaný jak může zvyšování intenzity světelného svazku generovat páry částice antičástice? Vždyť za podobné vysvětlení (proč to nejde u fotoefektu), dostal A.E. Nobelovu cenu.

Odpovědět


Re: Intenzita vs. energie

Jan Novák9,2018-02-02 14:00:14

Nejsem moc erudovaný ale našel jsem že fotoefekt probíhá při energiích od

Odpovědět


Re: Re: Intenzita vs. energie

Jan Novák9,2018-02-02 14:02:52

Vypadá to že redakční systém Osla nefunguje.

Odpovědět


Re: Re: Re: Intenzita vs. energie

Josef Hrncirik,2018-02-04 11:47:11

Moje erudice je podložena absolutoriem VUML.
Již ve 30. letech se soudruh Landau-Lifšic promyslel interakcí fotonů. Ta závisí jednak na jejich energii, jednak na intenzitě polí, které vyvolají. (fizíka dvuch fotónov). Ke kreaci párů antičástic z fotonů dostatečné energie však může dojít pouze za přítomnosti hmotné částice, aby mohla být zachována hybnost.
Bosony fotony se vakuu vzájemně ignorují (k radisti astrologů), pokud intenzita jejich polí nezpůsobí nelinearitu vakua. Překonáním Schwingerovy meze 1,3.10**18 V/m
páry e-; e+ vznikají i z energie pole ve vakuu i bez nutné hmotné částice a vysokoenergetických fotonů.
Laser SEL má dát 100 PW = 10**17 W při lambda cca 0,8 um. Plocha ohniště bude min. 1,6.10**-13 m2. Formálně je hustota energie v ohništi příkon/objem =10**17 W /(3.10**8 m/s* 1,6*10**-13 m2) = 2,1.10**21 J/m3. Z toho plyne intenzita el. pole v dielektriku (vakuu) cca 22 PV/m.
Ke kreaci párů e+- je zapotřebí překonat Schwinger limit 1,3 EV/m.
O možnosti jeho překonání píší sovětští vědci na 10.1103/physrevlett.105.220407
SEL nerozerve vacuum, alebrž jen optiku.

Odpovědět


Re: Intenzita vs. energie

Jiří Benda,2018-03-07 15:10:05

Mnozí fyzikové se domnívají, že vše vzniklo z ničeho. Ale pravda je jiná. Zmíněný experiment v podstatě potvrdí existenci prostorové matrice složené z neutrin - rotujících párů foton/antifoton, repektive v této rotaci elektron/pozitron v těsné vazbě. Tj. mimo kvantové parametry volného elektronu a pozitronu. Tento experiment bude přímým důkazem nové teorie, která je trochu neuměle (s chybami) obsahem knihy Tajemství VESMÍRU odhaleno. Vrátíme se k detailu. Experiment předpokládá porušení vazby těchto dvou součástí neutrina. Každé neutrino v této struktuře musí v té rezonanci vesmíru mít stejnou energii, stejnou frekvenci a fázi, jinak vypadne nejen z té struktury, ale frekvenčně i z gravitace (gravitace, kterou známe, se odehrává právě na té jedné frekvenci), ale obecně platí přitažlivost na jakékoliv frekvenci magnetických rotací - příkladem dvě smyčky cívek za sebou, do kterých se pustí jakákoliv frekvence a vždy se přitahují. Když neutrino musí přenést více, než je jeho vazební energie, anihiluje - (což není žádné zmizení hmoty, ale pouze narovnání dráhy dříve spoutaných fotonů a antifotonů) - viz. fluktuace vakua. To prostředí experimentu by mělo být vysokým vakuem, okolo sestavy G.-M. pro indikaci gama záření, vše stavebně vzdáleno od "velínu" a odstíněno pro případ úplné anihilace v prostoru ohniska více laserů. K úplné anihilaci ale nedojde, když se bude energie v ohnisku pomalu stupňovat. Růst počtu rozpadů neutrin prostoru by měl růst přibližně exponenciálně. Kdyby došlo k úplné anihilaci, poměry se změní - viz odkaz - i když se to zdá jako fantazie, budou všichni fyzici velmi zaskočeni, měli by se na ty změny už teď začít připravovat.

Odpovědět

...a terč?

Libor Kiss,2018-02-01 10:18:10

To by ma zaujímalo, do akého materiálu to vypália a čo sa s ním stane (a či vôbec, pri takom ultrakrátkom čase).

Odpovědět


Re: ...a terč?

Pavel Hudecek,2018-02-04 23:03:24

Terčem je v tomto případě vakuum, tedy nic:-)

Jenže v tom "nic" z důvodu principu neurčitosti vznikají a zanikají páry částic a antičástic.

Působením extrémně silného elektrického pole se dají roztrhnout od sebe. A takové pole momentálně neumíme vyrobit jinak, než soustředěním hodně silného laseru na hodně malý průřez.

Odpovědět


Re: Re: ...a terč?

Josef Hrncirik,2018-02-05 06:23:17

Možná, že nejlepší je srážet v ohnisku 2 protiběžné svazky fotonů ?nejlépe s protichůdnou cirkulární polarizací. Nejspíš je to v článku sovětských vědců.
Nicméně v ohništi je zbytkový tlak plynu, který se nepodařilo evakuovat o jakmile vzniknou první částice a antičástice, je to další hmota katalyzující vznik párů. Páry unikají či anihilují, tím znamenitě uniká energie ze systému;
též uniká brzdným zářením a vzniklé plazma odráží a defokusuje přicházející paprsky a trhá trhání.

Odpovědět

Cvičení s vakuem

Pavel Psenak,2018-02-01 10:01:15

Možná, že ještě lepší metafora pro roztrhnou vakuum by bylo uvařit vakuum. Z vakua by přitom "sublimoval opar materializovaných virtuálních částic", kterým by ultimativně extrémní energie laserových pulzů dodala makroskopicky dlouhou dobu existence.

Odpovědět


Re: Cvičení s vakuem

Josef Hrncirik,2018-02-01 10:28:03

a především odražené vstupní, ev. vytvářená nová (?slabá záření)

Odpovědět

Kolik J je v pulzu, natož kolik jich spotřebovali, se jim doposud nepodařilo vypočítat

Josef Hrncirik,2018-02-01 07:12:09

Odpovědět


Tak aspoň vlnovou délku, plochu fokusu a maximální strmost náběhu výkonu v ohnisku (ev. na plochu) a kadenci

Josef Hrncirik,2018-02-01 09:10:59

Odpovědět

LEDkou to začíná, hvězdou smrti končí

Jan Turoň,2018-02-01 00:01:00

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