Na sklonku devadesátých let byl do Prahy přestěhován unikátní terawattový jódový (1315,2 nm) laserový systém Asterix IV1 vyvinutý a postavený v Ústavu Maxe Plancka pro kvantovou optiku v Garchingu u Mnichova. V akademickém kampusu Na Slovance pro něj byla postavena nová budova, kde se stal klíčovým velkým laserovým zařízením Centra PALS (Prague Asterix Laser System) - společné laboratoře Ústavu fyziky plazmatu a Fyzikálního ústavu AV ČR.
Ve čtvrtek 8. června 2000 poskytl tento systém první krátké laserové impulzy s energií až 1000 J již pod novým jménem - PALS2. Po určité době byl k hlavnímu laseru připojen nový Ti:safírový laserový systém emitující velmi krátké impulzy (1,2J@40fs)3. Laserové impulzy z obou systémů mohou být kombinovány v soustavě propojených válcových a sférických vakuových komor v prostoru a čase tak, aby umožnily sofistikované experiment s vysokým časovým rozlišením (tzv. pump-and-probe experiments). Oba lasery také pohánějí sekundární zdroje energetických fotonů a nabitých částic využívaných pro specifické ozařovací a časově rozlišené experimenty.
Centrum PALS je zakládajícím členem konsorcia LASERLAB-EUROPE. To podporuje poskytování experimentálního času zahraničním uživatelům. Podstatnou část výzkumného program tvoří tzv. keep-in-touch aktivity zaměřené na stadium inerciální fúze koordinované Inertial Fusion Energy Working Group v rámci programu EURATOM.
Jódový fotodisociační laserový systém generující v Centru PALS impulzy blízkého infračerveného záření trvající typicky 350 pikosekund dosahující energie až 1000 J.
Hlavní náplní Centra PALS je studium velmi hustého plazmatu využívající všech výše zmíněných zařízení a zdrojů. Klíčovým jsou výzkumné programy osvětlující roli různých polí a částic při procesech probíhajících v takovém plazmatu. Studovány jsou v něm spontánně vznikající velmi silná magnetická pole4 a elektromagnetické pulzy (EMP effects)5, jím urychlované nabité částice6,7 a různé jevy provázející interakci intenzivního záření s plazmatem8,9. Tyto fundamentální studie doplňuje cílený výzkum motivovaný různými vědeckými a technickými otázkami inerciální termojaderné fúze10,11, laboratorní astrofyziky, planetologie a astrobiologie12-14, opracování a poškozování materiálů15 a řady dalších oborů. Budoucí výzkum bude v Centru PALS směrován také k problémům, k jejichž řešení přispěje velmi úzká spektrální čára jódového laseru. Ta je unikátní vlastností tohoto plynového laseru, jež ho odlišuje od nyní převládajících pevnolátkových systémů.
K výročí spuštění zařízení PALS byl připravován workshop “Iodine Lasers and Applications”. Jeho konání je však vzhledem k současným omezením cestování přesunuto z června 2020 na podzimní nebo zimní termín, který bude včas oznámen.
Další informace jsou dostupné na stránkách: www.pals.cas.cz
Vybrané publikace:
1 H. Baumhacker et al.: Layout and performance of the Asterix IV iodine laser at MPQ, Garching, Appl. Phys. B 61, 325 (1995), DOI: 10.1007/BF01081531
2 K. Jungwirth et al.: The Prague Asterix Laser System, Phys. Plasmas 8, 2495 (2001), DOI: 10.1063/1.1350569
3 J. Dostál et al.: Synchronizing single-shot high-energy iodine photodissociation laser PALS and high-repetition-rate femtosecond Ti:sapphire laser system, Rev. Sci. Instrum. 88, 045109 (2017), DOI: 10.1063/1.4979810
4 T. Pisarczyk et al.: Magnetized plasma implosion in a snail target driven by a moderate intensity laser pulse, Sci. Rep. 8, 17895 (2018), DOI: 10.1038/s41598-018-36176-8
5 J. Krása et al.: Effect of expanding plasma on propagation of electromagnetic pulses by laser-plasma interaction, Plasma Phys. Control. Fusion 62, 025021 (2020), DOI: 10.1088/1361-6587/ab5c4e
6 V. Horný et al.: Short electron bunches from injection by perpendicularly crossing pulses, Plasma Phys. Control. Fusion 61, 085018 (2019), DOI: 10.1088/1361-6587/ab2728
7 M. Šmíd et al.: Characterization of suprathermal electrons inside a laser accelerated plasma via highly-resolved Kα-emission, Nature Commun. 10, 4212 (2019), DOI: 10.1038/s41467-019-12008-9
8 G. Cristoforetti et al.: Time evolution of stimulated Raman scattering and two-plasmon decay at laser intensities relevant for shock ignition in a hot plasma, High Power Laser Sci. Eng. 7, 1 (2019), DOI: 10.1017/hpl.2019.37
9 J. Limpouch et al.: Characterization of residual inhomogeneities in a plasma created by laser ionization of a low-density foam, Plasma Phys. Control. Fusion 62, 035013 (2020), DOI: 10.1088/1361-6587/ab6b4d
10 L. Giuffrida et al.: High-current stream of energetic alpha particles from laser-driven proton-boron fusion, Phys. Rev. E 101, 013204 (2020), DOI: 10.1103/PhysRevE.101.013204
11 D. Batani et al.: Progress in understanding the role of hot electrons for the shock ignition approach to inertial confinement fusion, Nucl. Fusion 58, 032012 (2019), DOI: 10.1088/1741-4326/aaf0ed
12 M. Ferus et al.: Prebiotic synthesis initiated in formaldehyde by laser plasma simulating high-velocity impacts, Astron. Astrophys.626, A52 (2019), DOI: 10.1051/0004-6361/201935435
13 M. Ferus et al.: Main meteor spectral features studied using terawatt-class high power laser, Astron. Astrophys. 630, A127 (2019), DOI: 10.1051/0004-6361/201935816
14 P. B. Rimmer et al.: Identifiable acetylene features predicted for young Earth-like exoplanets with reducing atmospheres undergoing heavy bombardment, Astrophys. J. 888, 21 (2020), DOI: 10.3847/1538-4357/ab55e8
15 V. Vozda et al.: Detachment of epitaxial graphene from SiC substrate by XUV laser radiation, Carbon 161, 36 (2020), DOI: 10:1016/j.carbon.2020.01.08