:: OSEL.CZ :: - Jak zastavit elektrony? Chce to extrémně intenzivní laser
Jak zastavit elektrony? Chce to extrémně intenzivní laser  
Britští fyzici poprvé v laboratoři prokázali kvantový fenomén reakce záření a ultraintenzivním laserem zastavili elektrony. Napodobili tím procesy, k nimž nejspíš dochází v extrémních prostředí ve vesmíru, jako je okolí černých děr nebo kvasarů.

Elektrony zastavené laserem. Kredit: Imperial College London.
Elektrony zastavené laserem. Kredit: Imperial College London.
Jak často říkají fyzici i milovníci vědy, nad kvantovým světem zůstává rozum stát. Když chcete popohnat elektron, tak ho můžete šťouchnout fotonem, jako když hrajete s částicemi kulečník. Pokud ale chcete elektron úplně zabrzdit, tak do něj musíte naprat tolik záření o extrémní intenzitě, co se jenom do něj vejde. Budete-li dost drsní a vytrvalí, tak se to může podařit.


Vědecký tým, který vedli odborníci Imperial College London, podle všeho byl dostatečně drsný a vytrvalý. Vytvořili laserový paprsek, který zaostřili na plochu o velikosti pár mikrometrů, a zářili s ním po extrémně krátký čas 40 femtosekund (tedy 40 krát 10 na mínus 15 sekund). A do tohoto laserového zášlehu, který byl miliardkrát milionkrát jasnější než povrch Slunce (řekněme skutečně mega ultrajasný), pak vědci narazili paprskem vysokoenergetických elektronů, urychleným a zaostřeným technologií laserového urychlovače s brázdovým polem (laser wakefield acceleration). A elektrony se zastavily. Extrémní výzkum publikoval časopis Physical Review X.


Alexander Thomas. Kredit: University of Michigan.
Alexander Thomas. Kredit: University of Michigan.
Kdykoliv světelné záření zasáhne nějaký objekt, tak se na něm obvykle určitým způsobem odráží nebo láme. Pokud se ale takový objekt pohybuje vysokou rychlostí a použité světlo je extrémně intenzivní, tak se dějí věci. Například elektrony přitom vyzařují tak veliké množství energie, že se mohou zastavit, jako by byly v křeči. Fyzici tomu říkají reakce záření (radiation reaction). Podle všeho se tenhle fenomén objevuje v extrémním prostředí kolem černých děr a známe ho i z cyklotronů, kde dělá problémy při urychlování částic.


Mattias Marklund. Kredit: Chalmers University of Technology.
Mattias Marklund. Kredit: Chalmers University of Technology.
Podle jednoho z autorů studie, Aleca Thomase z Lancaster University a University of Michigan, bylo naprosto fascinující zastavit divoký proud elektronů paprskem světla, který byl mnohem tenčí než břitva. Vědci ke svým kouskům použili petawattový laser Gemini v Central Laser Facility (CLF) britské laboratoře Rutherford Appleton Laboratory. Laserový paprsek tvořily fotony viditelného záření, ale po srážce s elektrony se vlnové délky a také energie fotonů vyšplhaly až do oblasti gama záření. Když pak badatelé propojili tyto posuny fotonů s poklesem energie elektronů po srážkách s fotony, tak získali jasný důkaz, že v jejich experimentu probíhala reakce záření.

Central Laser Facility. Kredit: STFC.
Central Laser Facility. Kredit: STFC.

Další člen početného týmu Mattias Marklund ze švédské univerzity Chalmers University of Technology upozorňuje na to, že jsme se teď dostali na neprobádané území. Klasická fyzika na to nestačí a na řadu musí přijít kvantová mechanika. Experimenty se zastavováním elektronů se teď mohou stát základem pro výzkum kvantových vysokoenergetických laserů a dalších pozoruhodností. Jistě se o ně budou zajímat i astrofyzici, kteří by rádi pochopili procesy, k nimž dochází v okolí hvězdných černých děr či kvasarů.

Literatura
Imperial College London 7. 2. 2018, Physical Review X 8: 011020.

Datum: 10.02.2018
Tisk článku

Záblesk - Pokorný Jakub
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 232 Kč
cena: 201 Kč
Záblesk
Pokorný Jakub
Související články:

Skládáním laserů můžeme zmenšit urychlovače z kilometrů na metry     Autor: Stanislav Mihulka (30.05.2014)
Jak vyrobit miniaturní verzi gama záblesku v laboratoři?     Autor: Stanislav Mihulka (21.01.2018)
Fyzici plánují postavit lasery tak silné, že „rozervou“ vakuum     Autor: Stanislav Mihulka (31.01.2018)



Diskuze:

Já bych se moc neradoval.

Pop Ulides,2018-02-12 08:02:26

Ve vesmíru jsme doposud neobjevili žádnou další technologiclou civilizaci možná i proto, že každá taková při svém vývoji nakonec dojde k fyzikálnímu experimentu, který se vymkne kontrole.

Odpovědět


Re: Já bych se moc neradoval.

František Polášek,2018-03-23 18:15:35

Člověk má v sobě samodestrukční gen aby na zemi dlouho neotravoval.

Odpovědět

nejasnost

Martin Čermák,2018-02-10 23:29:39

Trochu mi není v pasáži jasné:

"Kdykoliv světelné záření zasáhne nějaký objekt, tak se na něm obvykle určitým způsobem odráží nebo láme. Pokud se ale takový objekt pohybuje vysokou rychlostí a použité světlo je extrémně intenzivní, tak se dějí věci. Například elektrony přitom vyzařují tak veliké množství energie, že se mohou zastavit, jako by byly v křeči."

jak se může elektron zastavit. Neexistuje žádná preferovaná souřadnicová soustava. Proč si elektron vybral soustavu klidu pozorovatele? Byl v nějakém dalším EM poli, nebo bylo svazků laseru více? Co se pak stalo s principem neurčitosti? Když měl nulovou hybnost, kde vlastně byl?

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