Sobota 27. listopadu 2021, svátek má Xenie
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Sobota 27. listopadu 2021 Xenie

Neodolatelné světlo. Vědci vytváří tažný paprsek jako ze Star Treku

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

Budoucí ministryně obrany: Sovětské techniky bychom se měli zbavit

Exkluzivně Kandidátkou na pozici ministryně obrany v nové vládě je dlouholetá předsedkyně výboru pro obranu Poslanecké sněmovny,...

Padl jeden z důvodů, proč nemít Windows 11. Vraťte si Start a hlavní panel

S Windows 11 chce Microsoft vstoupit do nové éry používání počítačů a kvůli tomu změnil dvě z hlavních součástí...

Žádný rachot ani kouř. Prozkoumali jsme český vodíkový generátor elektřiny

Premium Generátor H2Base vyrábí elektřinu z vodíku a vzduchu, jediným odpadem je vodní pára. Může tak vyrábět elektřinu i v...

Ceny sluchátek, notebooků i telefonů padají. Black Friday startuje

Advertorial Úvahy nad vánočními dárky mnohdy zaberou člověku hodiny. Přeci jen chce člověk darovat něco hodnotného a pěkného, co...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Král 3D tisku z Holešovic má nový model, nadchne jednoduchostí i možnostmi

Holešovický Průša Research představil nový model „XL“. Je to největší model výrobce, poprvé nabídne modulární heatbed,...

ANALÝZA: Případ Kenosha. Média si napsala vlastní verzi

Premium Půlka Ameriky si udělala z Kylea Rittenhouse, jenž zastřelil dva lidi, vzorovou karikaturu bílého rasisty s puškou, a...

Pět nejčastějších chyb, které Češi dělají v penzijním spoření

Premium Ve starém „penzijku“ si na důchod spoří více než tři miliony Čechů a v nových fondech už přes 1,3 milionu lidí. Stát...

Strach se do lidí pouští jako jed. Horší než covid je hysterie, říká herec Dušek

Premium Je hercem, režisérem, scenáristou, moderátorem. Renesančního ducha zřejmě Jaroslav Dušek zdědil po svém rodu s modrou...

  • Další z rubriky

STO OBJEVŮ: Nesmrtelní Beatles vyráběli hudbu, která ovlivnila společnost

Začínali školáckým bušením do kytar a odvedli dílo, o němž s respektem mluví i vyznavači vážné hudby. Americký Time...

STO OBJEVŮ: Kdo odhalil tajemství pravotočivé dvoušroubovice DNA

Deoxyribonukleová kyselina je považována za „stavební plán života“. S výjimkou jednovaječných dvojčat má od počátků...

PODCAST: Akademie věd láká středoškoláky na vědeckou „seznamku“ Otevřená věda

Již šestnáct let si mohou středoškolští studenti vyzkoušet práci ve špičkově vybavených pracovištích Akademie věd a...

STO OBJEVŮ: Titěrný, ale převratný objev umožnil vložit oheň do kapsy

Seriál Zápalka, nebo sirka? Platí obojí. Vynález to byl nenápadný, ovšem bez něj bychom možná dodnes při rozdělávání ohně...

Jakub Vágner se oženil. S rybářkou Claudií si řekli ano na lodi

Populární rybář Jakub Vágner (39) se oženil. V sobotu po poledni si vzal svou německou přítelkyni Claudii, se kterou...

Neočkovaný herec Etzler je na kyslíku s oboustranným zápalem plic

Miroslav Etzler skončil s covidovou atakou a oboustranným zápalem plic v nemocnici. Své příznivce na sociálních sítích...

Vítěz Slavíka Ztracený zpíval o znásilnění. Píseň stáhnu, omluvil se

Vítěz letošního Českého slavíka Marek Ztracený čelí kritice kvůli textu jedné z jeho starších písní. Výkonná ředitelka...

Světem se kvůli mutaci valí lavina výprodejů. Padají akcie, ropa i bitcoin

Kvůli nové mutaci koronaviru, která byla detekována v Jihoafrické republice, klesly v pátek asijské akcie nejvíce za...

KOMENTÁŘ: Kterak raper Řezník přistřihl Českému slavíkovi křídla

Slavnostní ceremoniál Českého slavíka nejspíš na nějakou dobu rozvíří debaty o stavu české populární hudby – je-li...