Topošās Zinātņu mājas iemītnieks - Lāzeru centrs

Pilnu rakstu var lasīt šeit. Tajā pieminēts fakultātes Lāzeru centrs, kura laboratorijas izvietosies Zinātnes centra pagrabstāvā. Šeit piedāvājam plašāku versiju par lāzeriem un to pielietojumiem, pētījumiem Lāzeru centrā un tehniskām iespējām, ko pavērs Zinātņu māja. Lāzers (angļu: Laser, akronīms no Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ir elektroniski optiska ierīce, kas izstaro  gaismas kūli ar mazu izkliedi un ar monohromatisku viļņa garumu. Pretstatā lāzeram, citi gaismas avoti, piemēram, kvēlspuldze, izstaro gaismu visos virzienos un ar dažādiem viļņa garumiem (plašā spektra joslā). Lāzera starojumu var fokusēt uz ļoti mazu laukumu, tādējādi iegūstot gaismas kūli ar lielu jaudu. Jaudīgākie lāzeri var izkausēt tērauda plāksnes. Lāzera gaismas kūlis saglabā savu formu arī ļoti lielā attālumā, un to var precīzi nomērķēt pat uz maziem un tālu esošiem priekšmetiem. Lāzerus plaši izmanto medicīnā. Latvijā lāzerus izmanto ķirurģijā, ādas vēža diagnostikā un ārstēšanā – fotodinamiskā terapija, t.i., vēža  šūnas tiek apstarotas ar sarkanajiem lāzera stariem, kā arī kosmētiskajās operācijās un redzes korekcijā. Lāzeri tiek pielietoti zinātnē, medicīnā, cilvēku sadzīvē. Zinātnē lāzerus izmanto lāzeru spektroskopijā. Ar lāzeru palīdzību mēģina izprast vielu optiskās īpašības (piemēram, caurlaidību, var atdzesēt vielas gandrīz līdz absolūtajai nullei. Lāzerus izmanto hologrāfiju ierakstīšanai, attālumu mērīšanai, ļoti precīzu detaļu  izgriešanai no metāla, stikla un plastikas,. Tāpat lāzeri tiek izmantoti lāzerprinteros un telekomunikācijās un dažādos tēmekļos Kā viens no lielākajiem lāzeru spektroskopijas centriem Latvijā un Baltijā, jāmin Latvijas Universitātes Fizikas un matemātikas fakultātes Lāzeru centrs, kura nosaukums par 100% atbilst saturam, jo FMF pagrabā Lāzeru centra telpās slēpjas vairāki desmiti dažādu lāzeru. Jau vairāk kā desmit gadus izmantojot dažādu lāzeru ierosmi, Lāzeru centrā tiek pētītas divatomu molekulas un atomāras gāzes, kā arī pēdējos gados krāsu centri dimanta kristālos. Īsi uzsverot katra pētījumu virziena svarīgāko iezīmi varētu teikt tā:  

• Atomārās gāzes ir un vismaz tuvākajā laikā būs līderi magnētiskā lauka mērīšanas precizitātē, līdz ar to ir nepieciešams detalizēti izprast mijiedarbības starp atomu, gaismu un magnētisko lauku. Tāpat atomu īpašību izpēte palīdz tos lietot kā ļoti šauru joslu optiskos filtrus, kā arī izmantot tos informācijas glabāšanā, kas ir viena no kvantu datora realizācijas iespējām.
• Divatomu molekulas šobrīd ir viens no izsmalcinātākajiem izpētes virzieniem ar ļoti augstu sarežģītību, līdz ar to pasaulē ir tikai dažas grupas, kuras ir gatavas šādus pētījumus veikt. Viens no galvenajiem mērķiem ir izpētīt sarežģīto molekulu enerģētisko struktūru un atrast veidus, kā nogādāt molekulas to enerģētiskajā pamatstāvoklī. Tas, savukārt, ir obligātais nosacījums ultra-aukstu molekulu iegūšanai, kas paver plašas iespējas fundamentālai efektu izpētei.
• Krāsu centri dimanta kristālā izceļas ar savu daudzpusību, pirmkārt jau šie krāsu centri izmantojami magnētiskā lauka mērīšanā. Lai arī magnētiskā lauka mērīšanas precizitātē krāsu centri nevar sacensties ar atomārām gāzēm, tomēr to trumpis ir telpiskā izšķirtspēja. Dimanta kristālu ar vienu vai vairākiem krāsu centriem var izveidot nanometru izmēros, kas ļauj šādu zondi ievietot, piemēram, baktērijās. Turklāt ar šiem krāsu centriem iespējams mērīt arī temperatūru un spiedienu, kas kombinācijā ar dimanta ķīmisko un mehānisko izturību to padara par ļoti iekārojamu “instrumentu”. Taču lai šis “instruments” būtu kaut kam derīgs, tas pirms tam ir jāizpēta lai precīzi zinātu, kā tas reaģē uz konkrētu efektu vai to kombināciju. Un papildinot dimanta kristālu ar krāsu centriem pielietojumu klāstu, jāmin, ka arī šis ir viens no pasaulē atzītiem kvantu datora atmiņas variantiem.

  Lai veiktu augstākminētos spektroskopiskos pētījumus, tiek izmantotas visas iespējas, ko spēj piedāvāt lāzeri. Piemēram, atomāro gāzu gadījumā nepieciešams, lai lāzera viļņa garums būtu ļoti precīzs, proti, pieļaujamā nobīde no vēlamā viļņa garuma ir procenta miljonās daļas un šādu precizitāti nereti ir jāspēj saglabāt vairākas stundas. Divatomu molekulu gadījumā bieži nepieciešamas lielas lāzera jaudas, līdz ar to Lāzeru centra arsenālā ir nepārtrauktas darbības lāzeri ar jaudu līdz pat 18 vatiem. Ar šādu jaudu vēl gluži nepietiek metāla griešanai, taču krāsu no metāla virsmas šāds lāzers noņem dažu sekunžu laikā. Lai arī jau šobrīd Lāzeru centrā norisinās pasaules līmeņa pētniecība, Lāzeru centra darbinieki ar nepacietību gaida pārvākšanos uz jauno Zinātņu māju, kura telpās sagaidāmi uzlabojumi praktiski jebkurā pētniecības aspektā. Kā spilgti piemēri minami telpas ar pārspiedienu, kas, vienkārši runājot, nodrošina to ka putekļi tiek izspiesti no laboratorijām. Arī telpu klimata kontrole ir plānota daudz augstākā līmenī, nodrošinot vienmērīgu temperatūru un gaisa mitrumu visa gada garumā, kā arī augstu gaisa tīrību. Šeit jāpiebilst, ka dažu grādu temperatūras izmaiņas izraisa pietiekamu detaļu izmēru izmaiņu, lai jutīgās optiskās sistēmās tas jau būtu traucējošs efekts. Kā vēl viens pamatīgs ieguvums minami atsaistītie pamati zem optiskajiem galdiem, kas nodrošinās to, ka mehāniskās svārstības kuru cēloņi var atrasties gan ēkas iekšpusē, gan ārpusē, netraucēs pat visjutīgākos mērījumus. Bez iepriekšminētajiem, ļoti nozīmīgajiem, ieguvumiem atzīmējami arī mazāki uzlabojumi, kas uzlabos pētnieku darba apstākļus, piemēram, vienota centrālā lāzeru telpa, no kuras, pa iepriekš sagatavotiem komunikāciju kanāliem, ar optisko šķiedru palīdzību, būs iespējams nogādāt lāzera starojumu ne tikai uz Lāzeru centra, bet arī citām laboratorijām. Šāds uzlabojums ļauj uzlabot resursu izlietojumu, kā arī atvieglo iekārtu uzstādīšanas darbu, tādējādi taupot arī zinātnieku laiku. Pētniecības arsenālu papildinās arī moderni gāzes pievadi, kas ļaus eksperimentiem pievadīt nepieciešamās gāzes, vai to maisījumus. Gāzu pievadus papildinās arī lokālas gāzu nosūces sistēmas, kas ļaus brīvi veikt eksperimentus slāpekļa vai ogļskābās gāzes vidē.