Největší laser na světě má překvapující úlohu. Neslouží k útoku, ale k výzkumu

Kalifornie je místem pobytu největšího zařízení tohoto typu na světě a zdejší laser má co do činění s vesmírem a obranou. Nejspíš si představíte supersilnou zbraň, která má z orbity sestřelovat satelity. Realita je ovšem jiná, trochu prozaičtější. Tento laser je jedinečným nástrojem vědy. Dokáže totiž napodobit podmínky, jaké se v přírodě vyskytují jen v nitru hvězd nebo během jaderných explozí. A co má takový přístroj na denním pracovním programu?

Reakce, která se udržuje sama

Tento laser se nachází v Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) v Kalifornii a má tajemné jméno NIF – National Ignition Facility („Národní továrna pro zážeh“). Důvodem je to, že v kontextu jaderné fyziky má „zážeh“ velmi specifický význam. Označuje totiž bod, od kterého je fúzní reakce soběstačná, tedy jako palivo používá vlastní produkty. Tato okolnost se zatím vyskytla jen uvnitř Slunce a dalších hvězd.

iZdroj fotografie: Pxhere

Je ovšem extrémně složité dosáhnout stejného stavu v pozemské laboratoři. Spuštění jaderné fúze vyžaduje enormně vysokou teplotu i tlak a tady přichází ke slovu právě NIF. Ten funguje od května 2009 a jde o 10patrovou budovu rozlehlou jako tři fotbalová hřiště. Operuje tu 192 samostatných laserových paprsků, které všechny míří na plochu menší než centimetr čtverečný. Samotný výboj pak trvá několik miliardtin sekundy.

Extrémní hodnoty extrémních cílů

Výsledný záblesk světla vytváří extrémní podmínky, které jsou pro jadernou fúzi potřeba. To znamená teplotu 100 milionů stupňů Celsia a tlak 100miliardkrát větší, než je v zemské atmosféře. Jaderná fúze je typem reakce, během které dojde ke spojení jader atomů lehčích prvků (vodíku) za vzniku těžších, jako třeba helium. To je pro život na zemi naprosto klíčové, protože helium pohání Slunce, náš zdroj světla a tepla, uvádí NASA.

iZdroj fotografie: Pxhere

Proto se vědci snaží už desítky let provést to samé i na Zemi a vytvořit tu kontrolovanou a soběstačnou fúzní reakci. V mnoha ohledech by totiž šlo o perfektní zdroj energie bez radioaktivního odpadu, který je spojen s tradičními jadernými elektrárnami. Stejně tak by nehrozily emise jako u spalování fosilních paliv. Zatím se tento záměr ovšem ukazuje jako nepolapitelný cíl a jediné ukázky fúzní reakce jsou ty destruktivní.

Všechno do jednoho bodu

Konečným cílem NIF je soustředění veškeré energie do objektu velikosti hrášku. Paprsky nesvítí stále, jsou aktivní jen asi 20 miliardtin sekundy. To ovšem stačí k zahřátí cíle na obrovskou teplotu a tlak, který vědci potřebují. Všechno to trvá jen několik mikrosekund, jenže během nich se toho stane opravdu hodně. Počáteční puls je poměrně slabý, postupně ale prochází několika stadii, kdy je zesilován až do posledního kroku.

iZdroj fotografie: Se souhlasem Andrew May

Přestože jde o podmínky velmi cizí pro pozemské prostředí, v astrofyzice jde o zcela běžné jevy. To dělá z NIF neocenitelný nástroj pro výzkum vesmíru. Ve hvězdách funguje fúze úplně stejně, jen v mnohem větším měřítku. NIF byl taky použit pro studium fyzikálních vlastností šokových vln supernovy a všudypřítomnosti kosmických magnetických polí. Stejně tak má využití ve výrobě materiálů určených například pro extrémní tlaky.

Byli jste někdy na prohlídce v podobném zařízení?

Zdroj: LiveScience