Cum funcționează laserul de la Măgurele?

01.04.2019

În cadrul testelor, laserul de mare putere al ELI-NP de la Măgurele a atins o putere de 10 PW. Laserul reprezintă un dispozitiv optic care generează un fascicul de lumină. Termenul de laser provine din limba engleză, acesta fiind acronimul pentru Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – Amplificarea luminii prin stimularea emisiei de radiație.

Fiind enunțate în anul 1916 de către Albert Einstein, principiile de funcționare ale laserului au fost concepute în urma unei evaluări a consecințelor legii radiației a lui Max Planck.

Primul laser funcțional a fost construit de Theodore Maiman în 1960

Lumina emisă de laser

Lumina pe care o emite un laser are o serie de caracteristici prin care se diferențiează de cea a luminii soarelui sau a unui bec.

Așadar, lumina emisă de un laser nu are proprietatea de a se difuza (adică a se împrăștia în toate direcțiile) așa cum se întâmplă în cazul luminii solare sau a becurilor. În cazul becurilor acest lucru se întâmplă pe măsură ce lumina se îndepărtează de sursa de emitere a ei.

Lumina emisă de un laser nu are proprietatea de a se difuza

Lumina laserului deține o proprietate numită direcţionalitate. Aceasta se propagă pe distanţe mari și are, în același timp, o divergenţă redusă. Prin urmare, lumina unui laser poate fi focalizată într-un fascicul care deține un diametru setat dinainte.

În plus, lumina unui laser este monocromatică, adică deține o singură culoare, nefiind un amestec de unde electromagnetice care dețin diverse lungimi de undă caracteristice culorilor fundamentale ce constituie spectrul vizibil, așa cum se întâmplă în cazul luminii solare sau a becurilor.

Lumina unui laser este monocromatică, în sensul că deține o singură culoare, nefiind un amestec de unde electromagnetice, ca în cazul luminii oferite de un bec

De asemenea, lumina laserului este coerentă. Coerența se referă la proprietatea radiației de a emite fascicule sinfazice. Mai exact, totalitatea razelor laser va fi emisă în același timp. Această caracteristică nu este proprie luminii naturale.

Laserul are la bază un proces denumit emisie stimulată. Astfel, radiația electromagnetică emisă este amplificată.

Din ce este format un laser?

Un laser este format, în mod normal, din două oglinzi, un mediu activ şi un dispozitiv care realizează pompajul energetic al mediului activ.

Mediul activ al unui laser poate fi:

  • solid – un cristal de rubin
  • gazos – amestec de heliu şi neon
  • compus din materiale semiconductoare.

Laserul de la Măgurele

În cadrul testelor sistemului laser de mare putere al ELI-NP de la Măgurele, acesta a atins o putere de 10 PW (zece milioane de miliarde de W). ELI-NP a devenit, așadar, cel mai puternic sistem laser realizat vreodată.

Atingerea acestei puteri reprezintă un moment de referință pentru cercetarea mondială.

România deține la Măgurele cel mai puternic laser din lume

Componentele ELI-NP

Infrastructura ELI-NP include două componente. Este vorba de un sistem laser de foarte mare intensitate care are două brațe laser de 10 PW, capabile să atingă intensități de ordinul a 1.023 W/cm2 și câmpuri electrice de 1.015 V/m.

Infrastructura ELI-NP de la Măgurele are o suprafață de aproximativ 33.000 metri pătrați.

În al doilea rând, sistemul ELI-NP cuprinde și un fascicul γ foarte intens strălucitor, cu E γ până la 19,5 MeV.

Infrastructura de la Măgurele va crea, așadar, un laborator cu o gamă vastă de domenii ale științei. Printre acestea se numără:

  • fizică fundamentală de vârf
  • fizică nucleară inovativă
  • astrofizică
  • aplicații pentru materiale nucleare
  • managementul materialelor radioactive
  • știința materialelor
  • științele vieții

Pentru ce va fi folosit Laserul de la Măgurele?

Folosirea fasciculelor laser de foarte mare intensitate, precum și a fasciculelor gama foarte strălucitoare și intense, va aduce progrese importante în domeniul fizicii nucleare.

De asemenea, potrivit informațiilor făcute publice pe site-ul ELI-NP, alte domenii științifice în care va fi utilizat laserul de la Măgurele sunt:

  1. Investigarea interacțiunilor laser-materie de mare putere folosind metodele fizicii nucleare. Acest lucru se realizează în vederea studierii posibilităților de obținere a unor fascicule de protoni și ioni grei de înaltă calitate accelerate.
  2. Intensitatea extrem de mare a fasciculului laser permite cercetarea fenomenelor fizice fundamentale anticipate prin teorie. Aici sunt incluse birefrigeranța vidului și crearea perechilor în câmpuri electrice intense.
  3. Investigarea structurii nucleare și a secțiunilor transversale de interes pentru astrofizică. Acest lucru se realizează utilizând reacțiile fotonucleare.
  4. Metode noi de identificare și caracterizare de la distanță a materialelor nucleare. Vor fi investigate aplicații pentru securitatea națională (scanarea automată de la distanță a unor containere de transport) și managementul materialelor nucleare.
  5. Moduri noi de producere mai eficientă a radioizotopilor. Aceștia sunt utilizați, la ora actuală, în domeniul medicinei.
  6. Folosirea simultană a fasciculelor laser și gama de mare intensitate va permite cercetări de fizică fundamentală. Un exemplu în acest sens este producerea perechilor în vid.

Un echipament unic

Prin urmare, laserul de la Măgurele reprezintă un echipament unic. În plus, realizarea lui la parametrii asumați în momentul lansării proiectului confirmă că este vorba de un succes.

 

Citiți și despre: