Neděle, Květen 28

V Novosibirsku spouští nejvýkonnější laser na volných elektronech na světě

Novosibirští fyzikové postavili nejvýkonnější infračervený laser na světě. Třetí část tohoto ohromného zařízení byla začátkem letošního roku spuštěna v Budkerově institutu jaderné fyziky (BINP) Ruské akademie věd.

Pomocné systémy novosibirského laseru na svobodných elektronech. (Zdroj: Sdelanounas.ru)

Výkon laseru dnes dosahuje 500 W a bude dále zvýšen na několik kilowattů. Toto unikátní zařízení přináší nové možnosti v základním i aplikovaném výzkumu v oblasti fotochemie používající infračervené záření, umožňuje totiž ovlivňovat průběh chemických reakcí. Díky tomu mohou vznikat nové materiály nebo velmi čisté látky.

První část zařízení byla spuštěna v roce 2003 (rozsah od 270 do 90 mikrometrů) a o šest let později následovala druhá část (rozsah od 80 do 37 mikronů). Až nyní, díky třetí části, se zařízení stalo nejvýkonnějším svého druhu na světě. Laser byl poprvé vyzkoušen v červenci 2015, kdy vygeneroval svazek o vlnové délce 9,6 mikronů. Vlnová délka záření se může pohybovat v rozmezí od 5 do 30 mikronů.

Po otestování laseru a změření jeho parametrů jej vědci začali připravovat na reálné experimenty. Nejzajímavější na tom je to, že systém byl postaven jen z vlastních prostředků ústavu – za 10 let do něj investoval 500 milionů rublů.

V září 2016 byl otestován nový injektor elektronů, který umožní zvýšit výkon laseru. Vedoucí vědecko-výzkumné laboratoře BINP, Nikolaj Vinokurov, k tomu uvádí: „Zahájili jsme tuto práci v roce 2015 a nyní proběhl první test injektoru, po kterém bude namontován na své stanoviště. Počítáme s tím, že nám umožní několikanásobně zvýšit výkon nového laseru na volných elektronech.“

„Zahájení provozu takto výkonného laseru svědčí o tom, že ruská věda stále patří ke světovým lídrům a je schopna celosvětovému trhu nabídnout produkci a služby s velkou vědeckou hodnotou. Společně s oblastí jádra se rozvíjí nauka o materiálech, průzkum vesmíru a další obory, které sice nenachází přímé uplatnění dnes, ale budou mít zásadní význam pro budoucí objevy,“ říká Sergej Stupar, obchodní rada Ruské federace v České republice.

 

Použití novosibirského laseru

Laser na volných elektronech se liší od běžných laserů, s nimiž se setkáváme kolem sebe, například v DVD mechanikách a laserových počítačových myších. Svazek fotonů v tomto zařízení vzniká díky pohybu elektronů po zakřivené dráze v tzv. undulátoru, druhém stupni laseru. Změnou energie elektronů a parametrů undulátoru je možné dosahovat širokého spektra frekvence výsledného paprsku, což ostatní typy laserů neumožňují. Nevýhodou jsou velké rozměry zařízení, novosibirský laser zabírá plochu o velikosti zhruba 1000 metrů čtverečních.

Díky takto výkonnému zdroji infračerveného záření se vědcům otevírají nové oblasti výzkumu, které dříve byly nedostupné. Nyní mohou volit frekvenci paprsku pro každou sloučeninu zvlášť a přitom nedojde k výraznému úbytku výkonu zařízení.

Infračervené záření umožňuje ovlivňovat sílu vazeb v molekule, takže chemická reakce potom může probíhat jiným způsobem než při normálních podmínkách a vznikne jiná výsledná látka. Pokud vezmeme směs látek, které mají stejné chemické vlastnosti, ale různě se chovají v poli infračerveného záření, je možné nechat zreagovat jen jednu složku s reagentem. Druhá složka potom zůstává beze změny a tímto způsobem můžeme řídit průběh chemických reakcí.

Může sloužit také k separaci látek, které bychom nedokázali oddělit běžnými chemickými postupy. Příkladem potenciálu nového laseru je separace izotopů křemíku, který je široce využíván pří výrobě polovodičů. V přírodě jsou zastoupeny tři izotopy křemíku, ale krystaly, které mají výhodné vlastnosti, například z hlediska tepelné vodivosti, obsahují jen jeden z nich.

Novosibirský laser na volných elektronech navíc poslouží jako základ pro vývoj ještě výkonnějších zařízení, která mohou mít kromě výzkumných ústavů aplikaci jako ze stránek vědeckotechnické literatury. „Existuje například projekt přenosu energie do družic. S pomocí těchto laserů by bylo možné napájet družice na oběžné dráze přímo ze Země, a tak přestat používat solární panely,“ říká Vinokurov.

Zdroj: Tisková zpráva

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *