Pondělí 1. března 2021, svátek má Bedřich
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Pondělí 1. března 2021 Bedřich

Brit vytvořil rekordní mikrovlnný laser díky Japoncům a hádce se ženou

Britští vědci sestavili nečekaně účinné zařízení na výrobu mikrovln. Pomohla jim přehlédnutá vědecká práce z Japonska, součástky z eBay a trochu také adrenalin z jedné partnerské neshody.

V běžném světle růžový krystal (uprostřed bloku) maseru | foto: NPL

Víte, co bylo před laserem? Maser. Zařízení, které místo světla vysílá mikrovlnné vlny. Vzniklo necelých deset let před laserem a pracuje na stejném principu. Ovšem vysílá na jiných vlnových délkách. Písmeno M na začátku slova znamená, že masery jsou "mikrovlnné" (na rozdíl od L jako "light", tedy světlo, u laseru).

Technologie byla důležitá pro rozvoj laseru, ale potomek svého předka rychle předběhl. Za prvé proto, že pro mikrovlny se nenašlo tak široké využití. Používají se například při měření přesného času nebo k zesilování signálu z kosmických sond, včetně vozítka Curiosity. Masery jsou ale také v porovnání s dnešními lasery méně výkonné a náročnější na provozní podmínky. Vyžadují chlazení na teplotu blízké absolutní nule. 

Mark Oxborrow s růžovým krystalem, který tvoří srdce jeho maseru

Mark Oxborrow ukazuje růžový krystal, který tvoří srdce jeho maseru.

Britský fyzik Mark Oxborrow ovšem tento trend mohl změnit svou novou prací v časopise Nature (přístup je placený). Oxborrow narazil před časem na práci japonských fyziků. Ti bez většího zájmu publikovali zjištění o ozařování jisté organické sloučeniny laserem (kombinace p-terfenylu a pentacenu).

Japonští vědci se o ni zajímali kvůli možnému použití při rozptylu neutronů, což je základ používaných postupů pro zkoumání materiálů a jejich vlastností. Oxborrow si ovšem uvědomil, že látka by mohla sloužit jako základ maseru pro vyšší teploty. V některých, pro chod maseru důležitých ohledech, se chová, jako kdyby se nacházela v teplotách blízkých absolutní nule. Čímž se obchází nutnost chlazení, které je jinak jediný fyzikální způsob, jak potlačit v maseru šum a dostat z něj čistý "signál".

Oxborrow se rozhodl pro praktický pokus. Přesvědčil dva kolegy, aby mu pomohli, půjčil si nutné chemikálie a vytvořil z nich krystal, který měl představovat srdce maseru. Krystal maseru (stejně jako laseru) bylo ale zapotřebí něčím "nabudit". Jako zdroj záření posloužil vyřazený medicínský laser, který našel na serveru eBay.

Záznam vůbec prvního pulzu z nového maseru. Svislá osa vyznačuje sílu signálu.

Záznam vůbec prvního pulzu z nového maseru. Svislá osa vyznačuje sílu signálu. Pozor, není lineární, ale logaritmická. Na vrcholu obrazovky je 20 dBm (tj. 0,1 wattu), na spodním okraji -60 dBm (tj. 1 nanowatt). Na vodorovné ose je čas, celá dálky obrazovky odpovídá 1 milisekundě.

Zařízení pracuje tak, že laser ozáří krystal a nabudí elektrony v jeho atomech. Když pak na něj zazáří mikrovlny, vyvolají lavinu mezi "nabuzenými" elektrony a vznikne silnější signál na stejné vlnové délce. Důležité je, aby se to dělo účinně.

Sestava už byla několik dní připravená, ale Oxborrow prý neměl odvahu stisknout vypínač. Časopisu Nature řekl, že týmu se to celé zdálo až příliš jednoduché. Situaci změnila menší domácí rozmíška. Aby se uklidnil, vyrazil Oxborrow do laboratoře a v tomto rozpoložení se rozhodl riskovat a zařízení zapnul.

Pracovalo hned napoprvé a signál z něj byl navíc nečekaně silný, údajně sto milionkrát silnější než u existujících maserů, tvrdí britský fyzik. Navíc se to povedlo bez kryogenního chlazení, při běžné pokojové teplotě. A navzdory tomu, že Oxborrow (jak sám řekl) je špatný chemik, a krystal použitý v prvním zařízení byl hodně nepovedený. Lepší by mohl zvýšit výkon zařízení nejméně trojnásobně, myslí si Brit. A je velmi pravděpodobné, že u nového zařízení se podaří najít i další triky na zvýšení účinnosti.

Veliká potíž zatím je, že maser zatím vysílá v krátkých pulzech. Ale většina praktických použití vyžaduje zařízení schopné vysílat signál po delší dobu. Oxborrow se ale domnívá, že další prototyp jeho maseru podle japonského návodu, nazvaný pracovně Mach 2, už si povede i v tomto ohledu lépe.  

Pokud tomu tak bude, vylepšené masery by mohly najít svoje uplatnění například v komunikaci na dlouhé vzdálenosti. Naše domluva s příští generací marsovských nebo meziplanetárních sond by tak mohla být o něco jednodušší.

Témata: Japonsko, Curiosity, eBay
  • Nejčtenější

ANALÝZA: Lidé nejsou méně ukáznění. Proč rostou počty případů a co dál

Ze současné situace neexistuje žádné jednoduché a levné východisko. Ale jedna cesta nabízí naději na relativně rychlé...

Česko bude raketová velmoc. Ale jen v tom špatném smyslu

Česká armáda se chystá na nákup nové generace protiletadlových raketových systémů. Ale je poněkud nepochopitelné, že si...

Otevřel se padák a sonda dosedla. NASA zveřejnila záběry přistání na Marsu

NASA zveřejnila tříminutový videozáznam čtvrtečního přistání robotické sondy Perseverance na povrchu Marsu. Jde o...

Nadějná data. Stále přibývá dokladů toho, že vakcíny brání šíření viru

Nadějné výsledky z posledních dní naznačují, že minimálně některé vakcíny proti viru SARS-CoV-2 výrazně zpomalují jeho...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Sahá se do rezerv. Kolik volných lůžek zbývá na českých JIPkách?

Údaje z českých nemocnic ukazují, že problém s nedostatkem lůžek intenzivní péče je nejhorší za celou dobu pandemie....

Randění pod rouškou. Reportérka absolvovala sedm pokusů o seznámení

Premium „Jestli si někoho nenajdeš, než ti bude třicet, nainstaluju ti seznamku,“ oznámila mi moje nejlepší kamarádka. Patřím...

Zavřené nezavřené restaurace. Jak vypadá zapovězený společenský život?

Premium Zaplněné stoly, skupinky lidí se sklenicemi vína a smích nesoucí se až na ulici. Nejde o výjev starý víc než rok, ale o...

Mord v hospodě U Dvou koček. Zloději odnesli cigarety, víno a ruce oběti

Premium Okolo pouličních lamp tančily roje vloček. Sníh propůjčil pražským ulicím něžný a romantický vzhled. Jen jediné...

  • Další z rubriky

Solární elektrárna na Sahaře by změnila svět k horšímu, tvrdí studie

Sahara osazená solárními panely by možná naplnila sen o zelené poušti i nevyčerpatelném zdroji čisté energie. Skrývá v...

Týrání hladem i mrazem. Dozorci v uranových táborech neměli slitování

Od instalace nejtvrdší stalinistické represe v uranových táborech na Jáchymovsku uplyne s touto zimou 70 let. V čem...

Sahá se do rezerv. Kolik volných lůžek zbývá na českých JIPkách?

Údaje z českých nemocnic ukazují, že problém s nedostatkem lůžek intenzivní péče je nejhorší za celou dobu pandemie....

STO OBJEVŮ: Kouř, který hřmí. Odhalení Viktoriiných vodopádů bylo šokující

Seriál Kouř, který hřmí. Tak říkají domorodci od Zambezi mase vody řítící se do hloubky a dole se odrážející v oblaku kapek....

Bizarní zážitky z těhotenství: Vůně hlíny, hlava v oblacích a neodolatelná chuť na molitan
Bizarní zážitky z těhotenství: Vůně hlíny, hlava v oblacích a neodolatelná chuť na molitan

Těhotenství přináší hodně zajímavých situací a stavů, které jsou jiné než obvykle. Máte chuť na jídlo, které jste předtím nemohla ani vidět,...

Gabriela Koukalová: Exmanžel mě podváděl a myslím, že utrácel mé peníze

Bývalá světová šampionka v biatlonu, dnes moderátorka televizního pořadu Showtime, Gabriela Koukalová přiznává v...

VIDEO: 5 triků, jak v obchodě otevřete mikrotenový sáček. Rychle a bez nervů

Suché ruce a mikrotenové sáčky - často náš největší nepřítel v obchodech. Někdy je to v oddělení pečiva či ovoce a...

Zemřel český DJ Thomas Coastline. Bylo mu 35 let

Zemřel známý český DJ Thomas Coastline, vlastním jménem Tomáš Malina. V minulosti prodělal rakovinu tlustého střeva. O...

Chci kratší pracovní týden a pět týdnů dovolené, říká Maláčová

Válka o kurzarbeit dospěla do fáze podepisování podmínek mírové dohody. Alespoň to tak působí z úst ministryně práce a...

ANALÝZA: Lidé nejsou méně ukáznění. Proč rostou počty případů a co dál

Ze současné situace neexistuje žádné jednoduché a levné východisko. Ale jedna cesta nabízí naději na relativně rychlé...