Pokročilý výzkum s využitím fotonů a částic vytvořených vysoce intenzivními lasery (ADONIS)

Anotace

Výkonné lasery budou čerpat vyspělé pulzní zdroje optických, infračervených a rentgenových paprsků a dále i urychlených částic s parametry jednoznačně za hranicí až doposud existujících zdrojů. Jde zejména o parametry jako je intenzita, délka pulzu, stabilita, synchronizace, rozpětí energie a opakovací frekvence. Takovéto zdroje umožní nové výzkumné směry od základního výzkumu po aplikovaný a potenciálně přispějí i k hlubšímu porozumění fundamentálních přírodních procesů. Takové poznání se z dlouhodobého hlediska vždy ukázalo být k veřejnému prospěchu. Navrhovaný upgrade již existujícího zařízení rozšíří možnosti jak přímo užitných tak vědecky orientovaných aplikací a rozšíří základnu potenciálních uživatelů, zejména ze sektoru průmyslu, aniž by byly omezeny možnosti aplikací v základním výzkumu. Konkurenceschopnost ELI Beamlines tímto upgradem stoupne v podstatné míře. Jako nejvyspělejší zařízení svého druhu v Evropě zároveň vyzdvihne vědecko-technologickou pokročilost České Republiky jako takové a to jako velmi unikátní a vyspělé zařízení v opravdu nezanedbatelné míře.

ADONIS projekt rozvoje centra je tedy dvojího druhu: zvýšení schopností a variability laserových systémů a následně využití těchto vylepšených laserů pro nové laserové experimenty. Z toho je zřejmé silné propojení a vzájemná závislost laserů a jejich užití pro experimenty. Vylepšení laserových technologií povede přímo k vylepšení koncových stanic, laserových svazků a platforem ELI Beamlines.

ELI Beamlines je skutečně světově unikátním počinem v oblasti laserové technologie a také úplně první čistě laserové zřízení takového rozsahu. Toto zařízení bude sloužit jak akademickému výzkumu, tak aplikovanému výzkumu orientovanému na společensky relevantní problémy jako je například oblast zdravotnictví. Z vlastní podstaty je projekt jako je ELI-BL časově velmi nákladný. Konstrukce a instalace zařízení vyžadovala (a stále vyžaduje) mnoho invence a improvizace, nezbytné pro výzkum v první linii neprozkoumaného vědeckého teritoria. Jakékoli vědecké zařízení vyžaduje neustálý vývoj a upgrade technologií, pokud chce zůstat stále špičkovým pracovištěm. Překotná rychlost současného technologického vývoje znamená, že upgrade je smysluplný od samotného počátku, kdy naopak včasné zareagovaní ještě v konstrukční fázi umožnuje včas udržet vysoký standard za relativně nižší náklady, než kompletní rekonstrukce po dlouhé době. Inovace a konstrukce nejsou oddělitelné, ale musí neustále pokračovat. Speciálně ve fázi otevírání pro uživatelské komunity si zařízení nemůže dovolit žádné kompromisy. Zřízení musí být zcela aktuální a v souladu s momentálním stavem věcí a ne například s požadavky mezinárodní vědecké komunity v době, kdy se rozhodlo o konstrukci zařízení. To neznamená, že současné zařízení by nebylo použitelné. Právě naopak. Veškeré instalace byly od počátku navrhovány tak, aby do nich bylo přirozeně a bez nutnosti přestavby možné vkládat další prvky zvyšující výkon a kvalitu. Současná infrastruktura je konstruovaná tak, aby umožnila poměrně dlouhý nepřetržitý růst. To činí každý další upgrade velmi efektivním. Téměř veškeré náklady směřují přímo do zřízení poskytující zvýšený výkon, veškerá podpůrná infrastruktura je nastavena k tomu, přirozeně začlenit tyto prvky. Unikátní charakteristikou ELI-BL je její velká flexibilita, která přímo vytváří mimořádně multidisciplinární zázemí. Plánovaný upgrade pozitivně ovlivní všechny existující experimentální stanoviště, což bude podrobněji rozvedeno níže. V každém případě specifické upgrady nejsou zcela nezávislé, ale musí být chápány jako hluboce propojené. Specifická zlepšení některých parametrů laseru (například vylepšení vzájemné synchronizace rozdílných zdrojů) vytvoří zcela nové experimentální možnosti a jsou navržena na základě již získané zkušenosti a vyčerpávající diskuzi mezi vědci a laserovými inženýry. Taková debata je velmi obtížná ve fázi, kdy jsou nesčetné dílčí části projektu teprve ve stavu návrhu. Takovýto upgrade ve fázi, kdy veškeré týmy mají zcela jasné povědomí o bezprostřední situaci zařízení a potřebách ostatních týmů umožnuje provést klíčové finální instalace efektivně a skutečně v souladu s bezprostředními potřebami uživatelské komunity.

Trendem ve výzkumu založeném na laserech jsou sofistikované experimenty typu pump-probe, které vyžadují synchronizované vícečetné laserové svazky. Rozsah experimentálních možností se významně zvýší zvětšením dostupných vlnových délek a také variability délek impulzů a počtu svazků.

Tento projekt je spolufinancován EU.