Neodolatelné světlo. Vědci vytváří tažný paprsek jako ze Star Treku

aktualizováno 
Optici se v laboratořích snaží vyrobit světelný paprsek, který ozářené částice přitahuje ke zdroji. Vesmírné lodě s ním přitahovat nedokážou, ale jinak jde o technologii jako vystřiženou ze sci-fi. A pracují na ní i Češi.

Laserový paprsek | foto: NISF

Kapitán Kirk by se asi nezačetl. Ale běžní smrtelníci studii čínských vědců, zveřejněnou na serveru arXiv, ocení více. Tým Ťün Čchena z univerzity v Šanghaji v ní popisuje princip "tažného paprsku", který patří k rekvizitám mnoha sci-fi seriálů.

Zatlačeni světlem

Na pohled je tvrzení čínských vědců proti zdravému rozumu. Popisují totiž světelný paprsek, který ozářené předměty přitahuje směrem ke svému zdroji. Běžně je tomu právě naopak. Světlo ozařované předměty odtlačuje pryč od zdroje.

Vesmírná sluneční plachetnice

kosmické plavidlo budoucnosti

Příkladem mohou být například v současnosti zkoušené vesmírné sluneční plachetnice. Světlo dokáže také rozhýbat planetky a asteroidy. Astronomové pozorovali řadu případů, kdy sluneční záření tyto objekty roztočilo. Potřebuje k tomu ovšem velmi dlouhou dobu.

Na Zemi se světlo také používá k manipulaci s hmotou. Ale jen v malém. Ve výzkumných laboratořích využívají laserové svazky třeba k dopravě tisíců mikroobjektů na milimetrové vzdálenosti, k separaci mikročástic podle jejich vlastností, rotaci částic nebo k vytvářeni mikrostruktur, které drží pohromadě světlo, vypočítává namátkou Pavel Zemánek z Ústavu přístrojové techniky Akademie věd.  

Nejjednodušší použití je znovu k "odtlačování". Fyzikové už ale běžně používají i "optické pinzety." Jde o speciálně tvarované laserové paprsky, které dokáží uvěznit například jednotlivé částice v určité místě. Ty už pracují na velmi podobném principu jako "tažný paprsek".

Stále vpřed, jen jiným směrem

Obě aplikace jsou představitelné jen díky ohromnému pokroku optiky (danému třeba i vývojem elektroniky a materiálu) hlavně v posledním desetiletí. Díky tomu vědci dokáží se světelnými (tedy hlavně laserovými) paprsky dělat těžko uvěřitelné věci.

Funguje to podobně jako závit na šroubu

Pro "tažný paprsek" i "pinzetu" je například důležité to, že lasery umí vytvářet paprsek podobný šroubovici. Jednotlivé částice světla se v něm pohybují po dráze podobné závitu na šroubu. Pokaždé tedy míří jiným směrem než samotný paprsek. Přitom ho ale nikdy neopustí.

Vliv takových částic na objekty stojící mu v cestě pak záleží na okamžitém směru jejich pohybu. "Částice, které se pohybují více méně ve směru paprsku – tedy v ostrém úhlu k němu – tlačí objekt ve směru dopadajícího řízení, to je jasné", říká Pavel Zemánek, který sám s "optickými pinzetami" pracuje.

Ale u některých paprsků můžou být částice, které zhruba řečeno "letí" výrazně jiným směrem než celý paprsek. "Pokud je rozdíl dost veliký – tedy pokud je to dost veliký úhel mezi směrem letu částice a paprsku  – může pak paprsek částici ležící v jeho cestě tlačit v "protisměru", vysvětluje Pavel Zemánek.

Jak udělat protivítr

Čínští vědci se pokusili spočítat, zda je možné vytvořit paprsek, kde by převládaly částice s "protisměrným" účinkem. Jejich teoretické výpočty ukazují, že ano.

Pavel Zemánek není překvapený. "Naše teoretické výpočty přibližně před pěti lety také ukázaly, že by něco takového mohlo být možné," říká český fyzik a dodává: "My se ale snažíme o praktické realizace a v práci jsme tedy nepokračovali."

Skupina z Ústavu přístrojové techniky si podle Zemánka uvědomila, že efekt by z jejich hlediska nebyl příliš prakticky použitelný. Podle všeho bude fungovat jenom na velmi malé vzdálenosti.

Hrdinové na prach

Kdyby se toto omezení podařilo některému týmu překonat, fyzikové by "tažný paprsek" přivítali.  "Startrekovská" technologie by jejich hrátky s hmotou obohatila o další rozměr.

Paprsek, který by pohnul člověkem, vyzáří během tří dnů tolik energie, kolik činí spotřeba elektřiny v ČR za rok.

Zatím je ale jisté, že vesmírné lodě s ní rozhodně posunovat nebudeme. "Abyste pohnuli s člověkem, potřebovali byste terrawattový laser," zhruba odhadl pro časopis ScienceNews fyzik David Grier z univerzity v New Yorku. Takový laser by za dva a půl dne vyzářil tolik energie, kolik činí spotřeba elektřiny v ČR za celý rok.

Blízké setkání s takovým množstvím energie by nezvládly ani ti nejotrlejší postavy sci-fi seriálů. Terrawattový paprsek by každou "přepravovanou" osobu okamžitě spálil. "Byl by to krátký výlet," shrnuje Grier pro ScienceNews.

Na první pohled se zdá, že by mohl alespoň trochu vědět, o čem mluví. Vloni představil svou vlastní verzi tažného paprsku v časopise Optics Express.

Brzy chystá další práci, která přidá tažnému paprsku nový rozměr. Má totiž popisovat paprsky, které umožní "přitahovat" částice i po jiné než přímé dráze. Mohou opisovat zatáčky či smyčky. To už by mohlo zaujmout i kapitána Enterprise.

 

Nejčtenější

Živého kytaristu už dnes na popové desce neuslyšíte, říká věhlasný zvukař

Allen Sides v pražském poslechovém studiu VOIX

Pracoval na skoro tisícovce alb, postavil osmnáct nahrávacích studií a jeho reprosoustavy hrají i ve studiích George...

Nekupujte náš nový Office 2019, prosí Microsoft. Ukazuje to na dvojčatech

Kampaň Microsoftu s dvojčaty ukazuje rozdíl mezi Office 2019 a Office 365....

Microsoft vytvořil sérii videí, ve kterých ukazuje nevýhody nového produktu. Poněkud překvapivé je, že je to jejich...

Jednosměrná letenka na rudou planetu se odkládá. Mars One krachuje

Ilustrace základny na Marsu, jak si ji představují v organizaci Mars One...

Firma Mars One, která slibovala soukromý let na Mars už v roce 2024, zkrachovala. Plány dostat na Mars lidské obyvatele...

Poslední Hitlerovy narozeniny nestály za nic. Supertanků se nedočkal

3D model stíhače tanků Jagdpanther, přezbrojeného na kanón ráže 128 mm tak, jak...

Na podzim 1944 se třetí říše hroutí a německé zbrojovky se snaží o nemožné. Hledají recept na zázračné zbraně,...

Tančík pro vnuka poručíka Grubera. Němci ho nasadili i proti Tálibánu

Lehké obrněné vozidlo Wiesel s 20mm kanonem

V množině bojových vozidel Bundeswehru nalezneme s trochou štěstí i malé, ale o to více zajímavé tančíky Wiesel. Do...

Další z rubriky

Chcete malého svalovce? My vám dítě poupravíme, láká firma

Ilustrační snímek

Bývalý programátor sháněl peníze na firmu, která chtěla vyvinout postupy pro vytváření geneticky upravených dětí. Měly...

Rekordní mrazy i vedra: Změna klimatu přináší divoké extrémní počasí

Satelitní měření teploty ukazuje vpád polárního vortexu do severní Ameriky v...

Amerika čelí třeskutým mrazům o teplotě -30 stupňů Celsia. Paradoxně je to důsledek klimatických změn. „Globální...

Vědci chtějí ověřovat Trumpovy lži „chytrým“ automatem. Komu to pomůže?

Vědci vyvíjí nástroj, který bude v reálném čase kontrolovat pravdivost výroků...

Politici rádi mluví, ale jsou často na štíru s fakty. Americká média mají žně například při ověřování výroků prezidenta...

Najdete na iDNES.cz