Asterix v Praze
aneb laserový systém PALS (Prague Asterix Laser System)

V roce 1998 se do Prahy z Garchingu u Mnichova přesunul jeden z nejvýkonnějších laserových systémů v Evropě, jodový laser Asterix IV.

V areálu Ústavu fyziky plazmatu České akademie věd byla pro laser, který Češi díky vstřícnosti německé strany získali za symbolickou jednu marku, vystavěna nová třípatrová budova.

Jak bydlí laser...

V jejím přízemí je umístěno technologické zázemí (zejména mohutné baterie kondenzátorů), v prvním patře je samotná laserová hala a o patro výše klimatizační systém, který po celý rok udržuje stálou teplotu v hale s odchylkou max. 0,1°C – to proto, že dráha svazku je velmi dlouhá a vlivem teplotních odchylek by došlo ke zkracování a naopak roztahování optických lavic, což by „rozhodilo“ přesně nastavený systém zrcadel, filtrů a ostatních optických prvků. V laserové hale je také velice čisto – pracovníci musí nosit zvláštní kombinézy kvůli udržení nízké koncentrace prachových částeček.

A jak to vlastně funguje...

Vlastní podstata není příliš složitá. Potřebujete dvě zrcadla – jedno se 100% odrazivostí, druhé řekněme s 80%, mezi ně umístíte aktivní prostředí (rubínový krystal, který byl použit při konstrukci prvního laseru vůbec, nebo vhodnou směs plynu, jako u laseru Asterix IV) a něco, čím do jednotlivých elektronů v aktivním prostředí uskladníte energii – třeba ultrafialové výbojky. Když s nimi bliknete na aktivní prostředí, energie světelného záření se předá elektronům aktivního prostředí (to se nazývá excitace) a ty vyskočí na vyšší energetickou hladinu. Tam ovšem samozřejmě nevydrží věčně a při přechodu na původní úroveň získanou energii zase vyzáří ve formě fotonu. Ten při své cestě prostředím naráží do dalších a dalších elektronů a přidává jejich energii ke své. Na konci dopadne buď na 100% zrcadlo, odrazí se zpět a opět se zesiluje, nebo (při letu na druhou stranu) s určitou pravděpodobností projde druhým, 80% zrcadlem ven.
Přesně takto funguje i laser Asterix IV. Jeho aktivním prostředím je směs perfluoralkyljodidu a k excitaci jsou využity UV výbojky plněné xenonem. Na začátku trasy se nachází tzv.
oscilátor. Ten poskytne sérii pulsů, z nichž je vybrán jeden a ten je veden dále do systému, kde se v sérii pěti zesilovačů zesiluje až na požadovanou energii. Průměr svazku po průchodu posledním zesilovačem je 30 cm! To je proto, aby energie byla rozložena na větší plochu a nedošlo k poškození drahé optiky.

Co Asterix IV umí...

Laser je schopen při výstřelu poskytnout energii až 1200 J v pulsu o délce cca 400 ps (1 pikosekunda je 10-12 s – tedy kdyby se jedna ps roztáhla na 1 sekundu, minuta by trvala asi 2 miliony let). Protože je puls takto krátký, jeho výkon může dosáhnout až 3 bilionů wattů a po zmenšení až na desítky mikrometrů dopadá na kovový terčík, umístěný ve vzduchoprázdné interakční komoře. Část terčíku se změní v plazma a to je možné dále studovat – můžeme se dozvědět něco o podmínkách, panujících v nitru hvězd, nebo využít sloupeček plazmatu jako zdroj rentgenovského záření.
Badatelské centrum PALS je otevřeno vědcům z celé Evropy a dá se očekávat, že jeho význam dále poroste.