Místo drátků laser. Český doktorand z fakulty mechatroniky TUL přepisuje pravidla měření v CERNu

V CERNu ušetří za kilometry drátku

Obří urychlovač částic, jaké mají ve švýcarském CERNu, je, zjednodušeně řečeno, desítky kilometrů dlouhá trubka, která je osázená celou škálou velice citlivých senzorů a dalších zařízení a přístrojů. Urychlovačem letí protony rychlostí 99,999999 % rychlosti světla a aby vše fungovalo, musí být přístroje na vzdálenost stovek metrů napolohovány s přesností na zlomky milimetru.

Běžně se pro přesné zaměření polohy vůči přímce používají obyčejné napnuté drátky. Ty mají ale jednu zásadní nevýhodu – v gravitačním poli Země se i při sebevětším napnutí nepatrně prohýbají.

Tento průhyb se složitě dopočítává a doměřuje, přičemž je potřeba zohlednit také nehomogenitu gravitačního pole. Martin Dušek, student doktorského studia aplikované vědy v inženýrství na Fakultě mechatroniky, informatiky a mezioborových studií TUL (FM), proto pod vedením svého školitele docenta Šulce a ve spolupráci s Jeanem-Christophem Gaydem z CERN rozvinul metodu využívající k zaměření přesné přímky speciální laserové paprsky, tzv. strukturované svazky. Ty se šíří na velké vzdálenosti se zanedbatelnou rozbíhavostí a lze je tak použít pro naprosto přesné zaměření. Potřeba drátku tím odpadá.

Ženeva – Japonsko a dál

Tuto metodu Martin Dušek nasadil na lineárním urychlovači CLEAR v CERNu, kde ji aktivně využívají. Část svého doktorátu strávil také v japonském výzkumném centru KEK, kde pracoval na laserovém zabezpečovacím systému pro urychlovač SuperKEKB. Díky přenosu téměř nerozbíhavého optického signálu vzduchem získá systém data přibližně 1,5krát dříve než při použití běžných optických vláken.

„Je to dáno tím, že se laserový paprsek šíří vzduchem rychleji než ve skleněném jádru vlákna. To je kritické pro okamžité odstavení stroje v případě poruchy,“ říká k tomu Martin Dušek.

Obhajoba disertace ve velínu CERN

Obhajoba disertační práce Martina Duška proběhla v neobvyklém formátu přímo v centrále CERNu v Ženevě. „Na Fakultě mechatroniky máme již poměrně často komise s účastí zahraničního oponenta, ale tato obhajoba byla skutečně mimořádná: komise složená z odborníků z TUL, AV ČR, MFF UK, Francie a Japonska a celkem asi 60 účastníků, z toho 35 osobně a dalších 25 online. To je pro mě dalším důkazem kvality disertace a obrovského zájmu o práci a výsledky pana Duška,“ shrnuje garant doktorského programu aplikované vědy v inženýrství na FM TUL a předseda komise Petr Šidlof.

Nominace na Cenu vlády

Vzhledem k těmto a dalším mimořádným vědeckým úspěchům, které zahrnují také 13 vědeckých publikací, se fakulta rozhodla Martina Duška nominovat na Cenu vlády pro nadané studenty za rok 2025. Jeho český školitel Miroslav Šulc se domnívá, že výsledky Martina Duška výrazně přesahují běžný rámec doktorského studia a mají přímý dopad nejen na akademickou sféru, ale i na inovace v průmyslu.

„Výsledky prokázaly některé přednosti oproti tradičním zarovnávacím metodám. Vážně se hovoří o tom, že by metodu, kterou Martin Dušek aplikoval, využili v budoucích projektech, jako je uvažovaná stavba nejvýkonnějšího urychlovače světa FCC – Future Circular Collider – v CERN,“ říká Martinův školitel docent Šulc z katedry fyziky FP TUL.

Kandidátky a kandidáty na Cenu vlády nadanému studentovi navrhuje Rada pro výzkum, vývoj a inovace, která vybere z nominací. Ceny se pak vyhlašují a udělují tradičně koncem září.

TZ TUL/Radek Pirkl

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI (TUL)

Je veřejnou vysokou školou, která vznikla v roce 1953. Univerzita má 7000 studentů zapsaných na sedmi fakultách. Součástí TUL je také výzkumný Ústav pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace (CXI). TUL je kolébkou průmyslové výroby nanovláken, a to díky patentované technologii výroby nanovláken elektrostatickým zvlákňováním – Nanospider®, kterou v roce 2004 představil světu tým profesora Oldřicha Jirsáka z Fakulty textilní TUL. Aktuální žebříček QS řadí TUL mezi 1000 nejlepších univerzit světa do ranku 801–1000. V THE World University Rankings zaujímá TUL pozici 1501+. V hodnocení THE Emerging Economies pak TUL připadá pozice 401–500 z více jak 500 nejlepších univerzit z dané oblasti. Podle studie think-tanku IDEA při Národohospodářském ústavu AV ČR je TUL pátá mezi českými institucemi, výzkumnými pracovišti a firmami s nejcitovanějšími patenty, mezi univerzitami v ČR je první. Za posledních dvacet let si výzkumníci TUL připsali na 170 patentů, z toho více jak 20 v oblasti produkce nanovláken. Jsme na www.tul.cz.