Lietuva gali pelnytai didžiuotis tuo, kad mūsų šalyje dirba vieni talentingiausių lazerių fizikos mokslininkų, veikia stiprios, pasauliniu mastu žinomos lazerių įmonės. Vilniaus universiteto (VU) Fizikos fakulteto Lazerinių tyrimų centras (LTC) yra šios srities vėliavnešys: būtent čia prasidėjo lazerių fizikos studijos VU, o jaunoji karta rengiama būti lazerių fizikos specialistais ir būsimais mokslininkais kūrėjais. Neseniai buvo žengtas dar vienas svarbus žingsnis pirmyn – pasirašyta VU bendradarbiavimo sutartis su ELI (angl. Extreme Light Infrastructure).Šis susitarimas žymi naują partnerystės etapą ir dar labiau sustiprina VU ir Lietuvos vaidmenį šioje unikalioje mokslinių tyrimų ekosistemoje.
SYLOS lazeris – unikalus šalies lazerininkų pasiekimas
Lietuva anksti įžengė į lazerių pasaulį – pirmasis lazeris šalyje buvo įžiebtas VU dar 1966 m. Nuo to laiko lazerių tyrimai ir visa pramonė nuosekliai augo. Lietuvos lazerių asociacijos duomenimis, šiuo metu Lietuvos lazerių ekosistemoje veikia daugiau nei 60 įmonių. Tarp jų yra ir pasaulinio lygio žaidėjų, turinčių itin stiprias kompetencijas, kuriančių unikalius produktus.
Kaip teigia LTC direktorė dr. Dalia Kaškelytė, Lietuvos lazerininkai ir jų kompetencijos labai vertinami visame pasaulyje. Vienu svarbiausių LTC mokslininkų pasiekimų ji vadina čirpuotų impulsų parametrinio stiprinimo metodiką. Tai yra tarptautiniu pripažintas ir itin plačiai taikomas intensyvių lazerinių impulsų generavimo būdas.
„Būtent remdamiesi šia metodika LTC mokslininkai sukūrė lazerinės sistemos prototipą – lazerinį kompleksą „Naglis“, kurio pagrindu Lietuvos lazerių įmonės pagamino ir instaliavo <10 femtosekundžių trukmės impulsų generavimo sistemas SYLOS Čekijos (ELI Beamlines) ir Vengrijos (ELI-ALPS) kompleksų lazerių pakopoms“, – teigia dr. D. Kaškelytė.
Vienas iš šios sistemos kūrėjų dr. Arūnas Varanavičius už šį ir kitus pasiekimus pernai buvo apdovanotas Lietuvos mokslo premija. Anot jo, šios unikalios ultrasparčiosios ir didelio intensyvumo lazerinės sistemos sukūrimas – tai vienas reikšmingiausių Lietuvos lazerių srities pasiekimų, kurio nebūtų buvę be ilgamečio nuoseklaus darbo.
„Šis projektas prasidėjo tada, kai supratome, kad Lietuvos įmonėse jau yra visi būsimosios sistemos komponentai. Pradėjome mąstyti apie tai, kad mūsų koncepcija, iki tol egzistavusi tik teoriniu lygmeniu, gali virsti realiai veikiančia mašina. Nutarėme padaryti eksperimentą – pasiskolinti dalį įrangos, ją greitai sujungti ir pasižiūrėti, ar tai gali veikti kartu. Viskas pavyko, o tada jau apetitas, kaip sakoma, pradėjo augti bevalgant“, – prisimena mokslininkas.
Tiesa, pažanga tiesiogiai priklauso ir nuo gebėjimo kitus įtikinti savo idėjos perspektyvumu. Pašnekovas su savo komanda kreipėsi į Lietuvos mokslo tarybą, kur pristatė savo idėją, planą, kaip ją įgyvendins. Finansavimas buvo renkamas po truputį, laipsniškai. Taip pamažu konstruojamas įrenginys augo, tobulėjo. Lietuviai atidžiai stebėjo ir tai, kas vyksta pasaulyje, pritaikydavo gerąsias praktikas. Pamažu įrenginys, kuris iš pradžių tilpo ant vieno stalo, išsiplėtė iki itin sudėtingos mašinos.
„Mūsų metodika išskirtinė tuo, kad lazeris telpa viename kambaryje. Panašias funkcijas atliekančios mašinos kituose centruose paprastai užima ištisus pastatus. Tai reiškia, kad mes gerokai demokratizuojame visą lazerių sritį. Net ir ne patys didžiausi centrai gali įsigyti tokią įrangą. Tiesą sakant, mūsų sukurta mašina sėkmingai parduodama – paklausa iš tiesų didžiulė“, – teigia dr. A. Varanavičius.
Pasaulį pakeisti galintys panaudojimo būdai
Šiuo metu pagrindinė SYLOS sistemos taikymo sritis – aukšto lygio fundamentiniai ir taikomieji moksliniai tyrimai. Pavyzdžiui, lazeris leidžia mokslininkams tirti materijos sandarą, identifikuoti molekules ir analizuoti jose vykstančius procesus. Visa tai atliekama šviečiant medžiagas lazerio spinduliu skirtingais dažniais ir skirtingu šviesos srauto intensyvumu. Taip tiriama mikropasaulio struktūra ir dinamika.
Vis dėlto tokios lazerių sistemos atveria ir kur kas platesnes galimybes. Kai kas čia gali skambėti lyg siužetas iš mokslinės fantastikos kūrinių, bet tyrimai rodo, kad, toliau tobulindami lazerius, mokslininkai gebės padaryti ne vieną kvapą gniaužiantį proveržį.
„Visi sutinka, kad branduolinė energija turi daug privalumų. Tačiau kyla klausimas, ką daryti su visomis radioaktyviomis atliekomis. Šiuo metu jos dažniausiai saugomos po žeme, kai kas netgi svarsto galimybę siųsti jas į kosmosą. Tačiau tai nėra ilgalaikis, tvarus sprendimas. Vis dėlto esama būdų, naudojant lazerius, radioaktyvias atliekas paversti neberadioaktyviomis – tai vadinama transmutacija. Kol kas visa tai dar toli, bet tyrimai vyksta, ir jeigu jie bus rezultatyvūs, įvyktų didžiulis proveržis – bijoti branduolinės energetikos nebeliktų pagrindo“, – pasakoja dr. A. Varanavičius.
Lazeriai jau dabar plačiai naudojami medicinoje, tačiau jų potencialas dar nėra iki galo išnaudotas. Viena perspektyviausių krypčių – su itin galingais lazeriais susijusios spindulinės terapijos technologijos. Ypač daug žadanti sritis yra radioterapija. Palyginti su chemoterapija, kuri veikia visą organizmą, ji yra daug pranašesnė, suteikia galimybę labai tiksliai sukoncentruoti spinduliuotę į naviką, maksimaliai tausojant aplinkinius sveikus audinius.
„Šiuo metu tokios technologijos dar yra brangios ir dažniausiai plėtojamos dideliuose mokslinių tyrimų centruose. Tačiau naujausi tyrimai rodo, kad lazerių pagrindu kuriami dalelių šaltiniai ateityje galėtų tapti gerokai kompaktiškesni. Jei šias sistemas pavyktų sumažinti iki laboratorinio ar net klinikinio dydžio įrenginių, tai galėtų reikšmingai išplėsti pažangios radioterapijos prieinamumą“, – lazerių panaudojimo perspektyvas atskleidžia mokslininkas.
Naujas bendradarbiavimo etapas
Lietuvos lazerių kūrėjai aktyviai dalyvauja tarptautinėje mokslinėje veikloje. Šalis nuo pat pradžių dalyvavo įgyvendindama strateginį Europos Sąjungos projektą ELI, kurio tikslas buvo sukurti bendrą paskirstytąją ir unikalią lazerinių tyrimų infrastruktūrą. VU Fizikos fakulteto Lazerinių tyrimų centro mokslininkai į šios infrastruktūros kūrimo idėją įsitraukė dar prieš du dešimtmečius.
Šis indėlis leido Lietuvai 2015 m. sulaukti oficialaus kvietimo tapti ELI-DC tarptautinės asociacijos AISBL nare. 2021 m. šalies lazerininkų bendruomenė tapo ir ELI ERIC steigėja bei visateise valdybos nare su balso teise. Kaip teigia LTC direktorė dr. D. Kaškelytė, naujasis VU ir ELI susitarimas sudarys sąlygas dar labiau plėsti ir glaudinti bendradarbiavimą mokslinių tyrimų, pažangių lazerinių technologijų kūrimo ir jaunųjų tyrėjų rengimo srityse.
„Naujoji partnerystė numato dar intensyvesnes bendras veiklas, mokslo žinių mainus, ekspertinių paslaugų teikimą ir bendrą projektinę veiklą. Daug dėmesio bus skiriama ir glaudesniam skirtingų mokslo sričių bendradarbiavimui, sujungiant fizikos, chemijos, medžiagotyros ir biomedicinos kompetencijas bendriems tyrimams. Numatomos ir aktyvesnio visų pakopų studentų įtraukimo į ELI organizuojamus renginius galimybės, kompetencijų plėtra įgyvendinant tyrėjų stažuotes ir partnerystės stiprinimas vykdant mokslinių tyrimų ir eksperimentinės plėtros (MTEP) veiklas“, – susitarimo privalumus vardija dr. D. Kaškelytė.
