Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědecké centrum ELI Beamlines dosáhlo významného milníku ve vývoji svých laserových technologií. Jeho vlajkový laserový systém L4 ATON překročil výkon 5 petawattů (PW =10 na 15 W, tedy milion miliard wattů).
Během testovací kampaně, která proběhla v posledním zářijovém týdnu, se týmu ELI Beamlines podařilo dosáhnout energie 786 joulů po kompresi do délky 154 femtosekund (1 fs = 10 na -15 sekundy), což odpovídá špičkovému výkonu 5,1 PW. Tento výkon představuje v současnosti nejvyšší dosaženou energii v jednotlivém laserovém pulzu při petawattovém výkonu na světě.
Testovací kampaň zároveň potvrdila, že laser L4 ATON lze bezpečně a spolehlivě provozovat i při této mimořádné úrovni energie, což představuje zásadní krok k dalšímu zvýšení výkonu a přípravě systému pro vědecké experimenty.
„Tento úspěch je víc než jen o číslech,“ uvedl Allen Weeks, generální ředitel ELI ERIC. „Dokládá vyspělost technologie ELI a potvrzuje, že se ELI stává světově špičkovým zařízením, které umožňuje vědcům provádět průlomové experimenty ve výzkumu laserů s vysokou intenzitou.“ uvedl s nadšením Allen Weeks, generální ředitel ELI ERIC.
Milník ve vývoji laserových technologií s vysokým výkonem
Laserový systém L4 ATON byl vyvinut konsorciem National Energetics (USA) a EKSPLA (Litva) ve spolupráci s týmem ELI Beamlines. L4 ATON kombinuje technologii optického parametrického zesilovacího řetězce (OPCPA) a kilojoulového skleněného zesilovače s kapalinovým chlazením, což umožňuje provoz s frekvencí až jeden výstřel za minutu, tedy více než řádový nárůst oproti jiným systémům této energie.
Instalace systému proběhla na podzim 2018 v Dolních Břežanech. Od té doby došlo k sérii rozsáhlých modernizací vedených interními týmy ELI Beamlines, které postupně vybudovaly unikátní odborné know-how v oblasti návrhu, seřizování a provozu vysoce výkonných kilojoulových laserů. Díky tomu se podařilo zavést inovace v chlazení zesilovačů, laserové diagnostice, řídicích systémech a adaptivní optice, které zásadně zlepšily kvalitu svazku, stabilitu i spolehlivost.
Současně bylo vybudováno 18 m dlouhé vakuové kompresorové zařízení pro finální femtosekundovou kompresi laserových pulzů. Ve spolupráci s Lawrence Livermore National Laboratory (USA) byly vyvinuty nové vícevrstvé dielektrické difrakční mřížky (multilayer dielectric/MLD) – klíčová inovace umožňující provoz s extrémní hustotou energie na optických prvcích.
Díky těmto interně rozvinutým kompetencím a mezinárodní spolupráci ELI Beamlines dokazuje, že nejen provozuje, ale i aktivně rozvíjí špičkové laserové technologie světové úrovně.
„Úspěšná kampaň potvrdila, že dokážeme bezpečně a stabilně provozovat systém na této mimořádné úrovni energie. Je to výsledek letité práce našich odborníků, kteří postupně vybudovali unikátní kompetence v konstrukci a provozu petawattových laserů. Tento výkon je nejen technickým milníkem, ale i důkazem síly a profesionality týmu ELI Beamlines,“ říká Roman Hvězda, ředitel ELI Beamlines.
Bezpečný a spolehlivý provoz pro uživatelskou komunitu
Laser L4 ATON slouží od roku 2021 vědeckým experimentům v rámci platformy Plasma Physics (P3). Ta umožňuje studium interakce laseru s hmotou, výzkum hustého plazmatu i pokročilé experimenty v oblasti jaderné fúze.
Díky vysoké stabilitě a možnosti opakování experimentů v minutovém intervalu představuje systém mimořádně efektivní nástroj pro výzkum v oblasti fyziky vysokých hustot energie (HED).
Rozšiřování hranic výzkumu
Výkon laseru L4 ATON umožní nové experimenty v oblasti laserového urychlování částic, výzkumu extrémních stavů hmoty a studia základních procesů kvantové elektrodynamiky ve vysokých polích, stejně jako laserem buzené jaderné fúze.
Díky kombinaci rekordní energie, vysoké opakovací frekvence a nejmodernější infrastruktury stojí ELI Beamlines v čele světového úsilí o zkoumání a využití nejintenzivnějšího světla, jaké kdy bylo na Zemi vytvořeno. Tyto experimenty přispějí k rozvoji nových zdrojů částic a záření, materiálového výzkumu i k pochopení extrémních stavů hmoty, které jsou klíčové například pro vývoj energetických a vesmírných technologií.
Co bude dál?
Po úspěšném ověření bezpečného a stabilního provozu v pětipetawattové třídě tým ELI nyní analyzuje získaná data a připravuje zvýšení výkonu na 10 PW v roce 2026.
Již v prosinci 2025 jsou plánovány první experimentální testy v komoře P3 – Plasma Physics Platform, po nichž bude systém postupně zpřístupněn externím uživatelům pro vědecké experimenty od roku 2027.
