Finalisté Talentové akademie zkoumali život buněk pomocí laseru

Tři dny, dvě laserová centra a dvanáctka středoškolských studentů, kteří se ve vědeckých laboratořích v omezeném čase snaží stihnout nemožné. I tak by se dalo charakterizovat každoroční finále Talentové akademie, která se letos zaměřila na vesmírné aplikace laseru. Lasery tvoří základ mnoha analytických metod, které vědci používají prakticky ve všech vědních oborech. Umožňují nám  analyzovat složení chemických látek, dívat se, co se děje v atomech a molekulách na nejkratších časových škálách, zkoumat strukturu materiálů nebo skenovat zemský povrch ze satelitů.

Ve dnech 17. – 19. září 2022 proběhlo v laserových centrech HiLASE a ELI Beamlines finále Talentové akademie 2022. Finalisté měli tentokrát za úkol sestavit optický systém, díky němuž by mohli nahlédnout na částice o velikosti pouhých stovek nanometrů. “Laserový svazek procházející vzorkem malých částic přítomných ve vodě nebo vzduchu se začne rozptylovat. Když změříme, jakou intenzitou se rozptýlí do různých úhlů, můžeme spočítat velikost těchto částic,” popisuje základ letošního studentského úkolu experimentální vědec Martin Přeček z ELI Beamlines. “Aby vše fungovalo, bylo nutné zapojit spoustu elektroniky, programování, 3D tisku a i samotné optiky. To vedlo k tomu, že řešení našich 3 studentských týmů byla zcela odlišná a naprosto originální,” dodává k samotné práci v laboratoři laserový fyzik Jan Kaufman z Centra HiLASE.

Optické systémy založené na rozptylu světla se používají tam, kde není možné z nejrůznějších důvodů použít sofistikovanější přístroje. Například ve výzkumu živé přírody – pokud bychom  chtěli pomocí elektronového mikroskopu změřit velikost určitých mikroskopických organizmů žijících ve vodě (podobně jako byly sinice v našem experimentu), museli bychom je nejprve vysušit, čímž bychom je zabili a změnili jejich rozměr. Metoda statického rozptylu světla však má dále i řadu aplikací ve vesmírném výzkumu, ať už se jedná o zkoumání pevných částic v zemské atmosféře, či v atmosférách jiných vesmírných těles, protože umožňuje analyzovat zkoumané prostředí na dálku.

Analýzy postavené na optických metodách dnes mají široké využití při vesmírných misích, a to díky své spolehlivosti, robustnosti a schopnosti správně pracovat v širokém intervalu vnějších podmínek. Pro obě laserová centra je  právě vesmírný výzkum jednou z klíčových oblastí, kterým se věnují. Nejsilnější laserový systém ELI Beamlines, L4-Aton, nachází využití například při napodobení podmínek panujících v nitru hvězd nebo atmosférách velkých planet. Centrum HiLASE pak má ambici vyvíjet laserové technologie a systémy pro vybrané vesmírné aplikace. “Tyto laserové systémy umožní lepší detekci kosmického smetí a jeho následné zničení, přesné  mapování povrchu planet LiDARem v rámci připravované mise LUGO, detekci prvků na asteroidech nebo 3D tisk ve vesmíru.” vysvětluje Tomáš Mocek, vedoucí Centra HiLASE.

V laserových centrech, která jsou součástí Fyzikálního ústavu AV ČR, zapojujeme středoškolské studenty do projektů, ve kterých uplatňují moderní výzkumné metody s potenciálem pro budoucí aplikace. Chceme tak studentům ukázat, jak vypadá současná věda, jakým nástrahám moderní vědec čelí a jak vypadá jeho každodenní život v laboratoři. Vybraným finalistům Talentové akademie nabízíme odborné stáže přímo ve vědeckých týmech i dlouhodobější spolupráci, čímž jim umožňujeme nastartovat jejich vědeckou kariéru už na střední škole.

Video – den první

Video- den druhý