Pesquisadores avançam em lasers de elétrons livres compactos
Pesquisadores do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) e do Synchrotron SOLEIL, na França, desenvolveram um laser de elétrons livres (FEL) baseado em plasma, que promete ser mais compacto e acessível. A equipe superou desafios de confiabilidade em um design que pode atender à crescente demanda por experimentos que utilizam esses lasers.
Desenvolvimento de lasers de plasma
Os lasers de plasma utilizam um gás ionizado, onde os elétrons são separados dos átomos, para acelerar elétrons a altas velocidades. Este método permite que a distância de aceleração seja reduzida em até mil vezes em comparação com os FELs convencionais, que exigem equipamentos que podem se estender por quilômetros. De acordo com a Dra. Marie Labat, do Synchrotron SOLEIL, os elétrons ‘surfam’ em uma onda de plasma, alcançando energias elevadas em apenas alguns milímetros.
Funcionamento de lasers de elétrons livres
Após a aceleração, os elétrons passam por um undulador, um conjunto de ímãs que os força a seguir um caminho ondulado. Durante esse processo, os elétrons emitem luz e se agrupam em feixes que geram flashes intensos e coerentes. A Dra. Susanne Schöbel, do HZDR, destacou que, graças ao controle preciso do feixe de elétrons, foi possível gerar flashes de luz ultravioleta de forma estável e reprodutível.
Importância da estabilidade em experimentos
A estabilidade dos flashes de luz é crucial para a realização de experimentos com FELs. O Dr. Arie Irman, do Instituto de Física de Radiação do HZDR, enfatizou que a capacidade de manter a qualidade da luz por longos períodos é um avanço significativo em relação aos resultados anteriores. A equipe dedicou anos de pesquisa para tornar o método de laser-plasma confiável, um desafio que já foi superado em instalações de grande escala.
Perspectivas futuras para lasers de plasma
Os pesquisadores planejam aprimorar ainda mais os pulsos de luz, focando na interação entre o laser e o plasma, além do caminho dos elétrons pelo undulador. Embora os lasers de plasma compactos ainda estejam a alguns anos de complementar as grandes instalações de pesquisa, o objetivo é produzir luz em comprimentos de onda ainda mais curtos, como a luz ultravioleta extrema, que pode ser utilizada para controle de qualidade em chips de computador com estruturas em nanoscale.
A pesquisa foi publicada na revista Physical Review Letters e pode ser acessada através do link DOI: 10.1103/ndsf-kyr4. O avanço na tecnologia de lasers de elétrons livres representa um passo importante para a ciência e a indústria, oferecendo novas possibilidades para experimentos e aplicações tecnológicas.
