Cum funcționează un laser, de fapt. Unde se află cel mai puternic din lume, vei avea o surpriză
Un laser nu înseamnă doar săbiile folosite de cavalerii Jedi în „Star Wars” sau „Raza morții” aflată la îndemâna Imperiului, din aceeași faimoasă serie de filme. El este mult mai mult de atât, dar, în ciuda asocierii cu timpurile moderne, originea lui este mai veche decât s-ar crede. În plus, cel mai puternic laser din lume de la ora actuală se află unde, poate, nu te-ai fi așteptat.
Cum funcționează un laser, de fapt
Termenul LASER este un acronim din engleză pentru „Light amplification by stimulated emission of radiation” (Amplificarea luminii prin emisia stimulată de radiație). Altfel spus, este un dispozitiv care emite lumină de mare intensitate, pe o singură direcție. Pe scurt, efectul laser este fenomenul prin care radiația electromagnetică este amplificată prin emisie stimulată.
Cititoarele de coduri de bare, imprimantele laser, transmiterea informaţiei prin fibra optică, CD-urile şi DVD-urile audio sau video, holografia, neurochirurgia şi chirurgia oculară, obţinerea temperaturilor foarte înalte în camerele reactoarelor de fuziune nucleară sau îndepărtarea tatuajelor nedorite – iată o listă impresionantă, dar nici pe departe completă, a domeniilor şi aplicaţiilor care folosesc această invenţie extraordinară a secolului al XX-lea.
Rădăcinile tuturor acestor inovaţii tehnologice se găsesc într-o lucrare publicată în 1917 de Albert Einstein pe tema teoriei cuantice a radiaţiei electromagnetice, „On the quantum theory of radiation”.
În 1928, Rudolph Landenburg a confirmat teoria cu privire la emisia stimulată a lui Einstein. Așa a început dezvoltarea a ceea ce urma să devină laserul.
În 1960, Theodore Maiman a fost primul care a reușit să amplifice radiația din spectrul vizibil. Deși prima demonstrație nu a reușit să emită un fascicul puternic de lumină, dispozitivul era cu adevărat un laser pentru că producea energie.
Unde se află cel mai puternic din lume, vei avea o surpriză
Tehnologia modernă de producere a laserului poate intensifica fasciculele de lumină în aproape orice zonă a spectrului electromagnetic, cu excepția razelor gamma.
În spatele acestei amplificări este un proces numit emisie stimulată, conform sciencealert.com. Atomii din material primesc un stimul de energie, astfel încât electronii lor devin „excitați”. Lumina reflectată prin acest material „excitat” face ca electronii să absoarbă, apoi să emită propriii fotoni.
În funcţie de diferenţele de energie dintre orbitele electronilor, cu valori care depind de substanţele folosite, variază şi lungimea de undă a radiaţiilor electromagnetice emise de atomi. Dar doi atomi identici, cu electronii situaţi pe aceleaşi niveluri energetice, vor elibera fotoni cu aceeaşi lungime de undă.
Lumina emisă de un aparat laser are câteva caracteristici diferite semnificativ de cele ale luminii albe (cea emisă de surse precum stelele sau becurile incandescente).
În primul rând, ea are proprietatea de direcţionalitate, adică se propagă pe distanţe mari cu o divergenţă foarte mică şi, ca urmare, poate fi focalizată într-un fascicul cu diametrul dorit.
În al doilea rând, lumina laserului este monocromatică şi coerentă. Această trăsătură îl face ideal pentru înregistrarea informaţiilor pe medii optice, ca CD-urile, dar şi pentru a fi folosit ca sursă de lumină pentru comunicațiile de date prin fibre optice.
La ora actuală, el mai puternic laser din lume este cel de mare putere din proiectul european Extreme Light Infrastructure-Nuclear Physics (ELI-NP), adică Infrastructura Luminii Extreme – Fizică Nucleară, construit în România, la Măgurele, și pus în funcțiune în 2019.
În luna martie a aceluiași an, laserul de la Măgurele a reușit să atingă cea mai mare putere din lume, de 10 PetaWatts, adică zece milioane de miliarde de Wați.
Totuși, acest record ar putea fi întrecut nu peste multă vreme. China construiește complexul „Station of Extreme Light” care, în următorii ani, cu ajutorul noilor tehnologii, ar putea genera lasere cu o putere chiar și de 100 de PetaWatts.
O asemenea izbucnire de energie ar putea determina chiar și vidul să producă un „duș” de particule, într-o demonstrație de fizică ce nu s-a mai văzut până acum, în istorie.