Úterý, 29 září
Shadow

Vědci z Yale vytvořili téměř dokonalý antilaser

Laser je jedním z největších úspěchů lidské technické mysli. Původně téměř náhodný objev radiofyziků (v 50. letech současně v USA a tehdejším SSSR) vedl k pronikavým změnám v našem životě, které si již často ani neuvědomujeme, například mladá generace CD a DVD si už téměř nepamatuje těžkosti s přehráváním magnetofonových kazet, bez laseru jsou téměř nemožné mnohé chirurgické zákroky (operace očí, nervové tkáně). Ty nejsmělejší vědecké vize zahrnují přenášení laserem energie na dálku, i ve vesmíru. Nachází nejen nesčetné praktické aplikace, jejichž seznam je každoročně větší, ale slouží také jako stále inspirující zdroj podnětů pro výzkum základních vlastností hmoty.

Americkým badatelům z týmu prof. Douglase Stonea z Yale University se podařil husarský kousek – sestavili zařízení, které zcela pohlcuje laserové záření a přeměňuje jej na tepelnou energii. Svůj článek uveřejnili v časopise Science. Zatím je objev zajímavý především jako předmět pro další výzkumy, neboť až do dnešní doby byla možnost úplné konverze laserových paprsků na teplo pouze teoretickým výsledkem.
V klasickém plynovém laseru probíhá generace záření tak, že intenzivní elektromagnetické záření excituje elektrony v molekulách plynu, který se nachází v nádobce se zrcadlovými stěnami. Nové excitované stavy jsou vysoce nestabilní, elektron uvolňuje kvantum světla a vrací se na původní hladinu. Světlo se odráží od stěn nádoby a excitují další atomy, čímž vzniká řetězová reakce. Z nádoby tak vystupuje proud synchronizovaných světelných vln o přesně stejné energii, který je právě laserovým paprskem. Uvědomme si, že například světlo ze žárovky či Slunce obě tyto vlastnosti postrádá – záření ze Slunce například obsahuje celé barevné viditelné spektrum, infračervené a ultrafialové světlo. Bez nich by nebylo možné využívat laser například pro zaměřování, neboť vlnám o různé energii (frekvenci) odpovídají různé indexy lomu světla, takže by docházelo k vzájemnému odchylování paprsků, sestávajících z vln o nižších a vyšších frekvencích.
Podle teorie nic nebrání ani zpětnému procesu – přeměně laserového paprsku na tepelné nebo elektromagnetické záření širšího spektra.
„Začali jsme myšlenkovým experimentem – zkoušeli jsme odhadnout, zda zařízení, které by to dokázalo, vůbec lze prakticky sestavit, a nakolik bude účinné. Po krátkém hledání jsme objevili, že celá řada fyziků již koncept takového přístroje vypracovala, ale prakticky jej nikdo z nich nezkonstruoval“, uvedl Stone.
Jeho skupina tento zásadní krok učinila. Použili křemíkový plátek o tloušťce 110 mikronů, na který z obou stran svítili infračerveným laserem. Každý z povrchů plátku hrál roli jednoho zrcadla, zatímco jeho objem fungoval jako inertní výplň, která generovala teplo. Vědci zjistili, že laserové paprsky jsou „zachycovány“ atomy křemíku a že při tom dochází k zahřívání plátku. Tento samotný fakt není zase tak překvapující, infračervené záření zahřívá kdeco, například i lidské tělo. Hlavním úspěchem je dosažený stupeň konverze, který činí okolo 99,4% (tým hodlá dále pracovat na zvýšení účinnosti na 99,9%) – dochází jen k zanedbatelnému odrazu a lomu, díky čemuž můžeme s plným právem mluvit o téměř dokonalém stínítku pro lasery, „antilaseru“.
Přístroje na základě takové konstrukce mohou podle Stonea najít své nezastupitelné místo jako optické přepínače, detektory a součástky pro výpočetní techniku budoucnosti, používající kromě elektřiny pro výpočty také světlo. Další slibnou oblastí je radiologie, kde „antilaser“ může korigovat směr laserového paprsku a umožnit jeho zacílení do velmi malé oblasti tkáně pro diagnostické nebo léčebné účely.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..