Výzkumná skupina pod vedením prof. Daniela Klíra z katedry fyziky Fakulty elektrotechnické ČVUT dosáhla průlomového úspěchu v oboru fyziky plazmatu. Jejich odborná studie s názvem Observation of radially emitted proton beams from low-mass X-pinch plasmas, která odhaluje neznámý způsob urychlování protonů, byla publikována v jednom z nejvýznamnějších oborových periodik Physical Review Letters. Redakce časopisu navíc práci zařadila mezi „Editors’ Suggestion“, což je prestižní ocenění vyhrazené pro články s mimořádným vědeckým přínosem.
Na realizaci výzkumu se podílel tým ve složení prof. Daniel Klír, dr. Vojtěch Munzar, Ing. Jan Novotný, dr. Karel Řezáč, dr. Jakub Cikhardt, Ing. Balžima Cikhardtová, Ing. Vojtěch Juráš, prof. Pavel Kubeš a Ing. Jakub Malíř. Projekt vznikl díky úzké mezinárodní spolupráci s předními pracovišti v oblasti fyziky plazmatu, konkrétně s University of Michigan a Cornell University. Na výzkumných aktivitách spolupracoval rovněž Ústav jaderné fyziky AV ČR.
Odborníkům se podařilo experimentálně doložit doposud nepopsaný jev: v konfiguraci známé jako X-pinch, kde se intenzivní elektrický proud koncentruje do jednoho bodu za vzniku plazmatu s extrémními parametry, dochází ke generování silných svazků protonů. Ty jsou následně radiálně urychlovány na energie, jež se blíží relativistickým hodnotám. Tento poznatek nejen rozšiřuje znalosti o urychlování částic v plazmatu, ale otevírá i cestu k praktickým aplikacím.
„Pro každého fyzika je publikace v Physical Review Letters významným milníkem, protože jde o časopis určený pro výsledky, které přinášejí nový pohled na základní fyzikální jevy a tím významně posouvají hranice jednotlivých oborů. V našem případě byl navíc článek vybrán jako Editors’ Suggestion, což znamená, že jej redakce považuje za práci, která přesahuje rámec fyziky plazmatu a je relevantní pro širší fyzikální komunitu,“ vysvětluje vedoucí týmu prof. Daniel Klír.
Průlom v urychlování protonů otevírá nové možnosti výzkumu plazmatu
Hlavní přínos spočívá v možnosti využít nově identifikovaný zdroj protonů pro protonovou radiografii. Tato unikátní diagnostická technika umožňuje sledovat rychlé změny elektromagnetických polí v plazmatu s nanosekundovým rozlišením. Zatímco dosud byla tato metoda vázána na velká laserová zařízení, nové zjištění naznačuje, že ji lze aplikovat i u kompaktnějších pulzních generátorů proudu, což výrazně usnadňuje dostupnost technologie pro další vědeckou práci.
„Objev nám umožní studovat extrémní formy plazmatu novými, vysoce citlivými metodami. Otevírá to nové možnosti například ve výzkumu řízené termojaderné fúze, laboratorní astrofyziky nebo vývoje kompaktních urychlovačů částic,“ doplňuje prof. Klír.
Na dosažené výsledky naváže v letech 2026–2029 společný výzkum s Cornell University, který je podpořen programem Interexcellence II Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy ČR.
Klíčové závěry studie byly představeny také formou pozvané přednášky na prestižní mezinárodní konferenci 67th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics v kalifornském Long Beach. Problematiku výzkumu rovněž v roce 2024 přiblížili prof. Klír s dr. Munzarem v rámci cyklu popularizačních přednášek Fyzikální čtvrtek na půdě FEL ČVUT.
Zdroj: TZ/fel.cvut.cz
