Nová metóda výroby ultrajasného svetla môže spôsobiť technologickú revolúciu

Veľmi jasné svetlo, ktoré je formou „koherentného svetla“, vzniká vďaka časticiam, ktoré sa pohybujú synchrónne, a nie nezávisle. Táto synchronizácia vytvára neuveriteľne rýchle a intenzívne impulzy, ktoré fungujú v rozsahu atosekúnd (jedna tisícina milióntiny miliardtiny sekundy). Zatiaľ čo stroje, ktoré v súčasnosti dokážu vytvoriť ultrajasné svetlo, sú dlhé kilometre, vedci teraz vypracovali plány na zdroj svetla, ktorý sa zmestí do jednej miestnosti. Nový stroj s ultrajasným svetlom by mohol v budúcnosti zlacniť röntgenové žiarenie a rádioterapiu a umožniť vytvorenie výkonných počítačových čipov.

Podľa vedcov by dokonca mohol vytvoriť ultrajasné svetlo, ktoré by mohlo skúmať hustú hmotu hviezd a planét, čím by sa prehĺbilo naše chápanie správania vesmíru. Ako sa vytvára ultrajasné svetlo? Bežné zdroje svetla, ako sú žiarovky alebo svetlo zo Slnka, produkujú biele svetlo, v ktorom sa fotóny pohybujú nezávisle. Toto „nekoherentné svetlo“ je podľa autorov ako „voľne naladené rádio, v ktorom väčšinou počujeme statický šum“. V porovnaní s tým sú synchronizované fotóny v koherentnom svetle skôr ako „jemne naladený orchester“. 

V štúdii uverejnenej v časopise Nature Photonics vedci použili pokročilé počítačové simulácie na meranie jedinečných vlastností kvázičastíc tvorených skupinami elektrónov pohybujúcich sa synchrónne. Kvázičastice vznikajú tak, že súbor častíc pôsobí spoločne spôsobom, ktorý umožňuje zaobchádzať s nimi ako s jednou časticou. Táto trieda častíc vykazuje množstvo zaujímavých vlastností, teoreticky sa môže pohybovať akoukoľvek rýchlosťou (dokonca aj rýchlejšie ako rýchlosťou svetla) a dokonca môže odolávať veľkým silám, ktoré obklopujú čiernu dieru.

Autori prirovnávajú pohyb kvázičastíc vo svojom experimente k mexickej vlne. Každý jednotlivý elektrón vykonáva jednoduché pohyby. Keď sa však spojili, kolektívny pohyb sa zlúčil a vytvoril elektrónovú mexickú vlnu, ktorá sa môže pohybovať rýchlejšie ako svetlo. Celý systém tvorí kvázičasticu, ktorú si možno predstaviť ako jediný elektrón schopný vyžarovať vysoko synchronizované fotóny, a teda mimoriadne jasné svetlo.

Existujúce zdroje koherentného svetla sú obrovské, pričom väčšina z nich je priveľká na to, aby sa dala použiť vo väčšine laboratórií a nemocníc. Napríklad hviezdicový koherentný zdroj svetla Linac (LCLS) v USA je dlhý viac ako 3 km. Ako však ukázala nová štúdia, ultrarýchle koherentné svetlo by sa dalo vytvoriť aj v rádovo menšom priestore. Nový objav je súčasťou celosvetového úsilia o širokú dostupnosť ultrajasných zdrojov svetla.

Zdroj: sciencefocus.com.