Cientistas da Coreia do Sul alcançaram uma era importante na física pela qual os pesquisadores dessa área vêm se esforçando há décadas, criando um laser de intensidade ultra-alta recorde.
Intensidades de pulso de mais de 1023 watts por centímetro quadrado são o resultado de um sistema óptico de alta tecnologia que focaliza precisamente o feixe em um alvo minúsculo e abre possibilidades completamente novas em campos de pesquisa da astrofísica ao tratamento do câncer.
A conquista é fruto do trabalho de pesquisadores do Centro Sul-coreano para Ciência Relativística do Laser (CoReLS), que trabalharam por mais de uma década para melhorar o desempenho do laser Hercules na Universidade de Michigan, que anteriormente detinha o recorde de melhor desempenho .
Esse equipamento é capaz de gerar feixes com intensidade de 1022 W / cm2 e, por quase duas décadas, os cientistas trabalharam para superá-lo e atingir o alvo elusivo - um feixe de laser de 1023 W / cm2. Os pesquisadores do CoReLS conseguiram isso com um laser de femtossegundo de ultra-alta potência de 4 petawatt e um sistema óptico altamente sofisticado para amplificar e focar o feixe.
O sistema envolve o uso de uma série de espelhos deformáveis para corrigir a distorção e criar um laser com uma frente de onda rigidamente controlada, então usando um grande espelho parabólico fora do eixo para focar o feixe de laser de 28 cm em um alvo de apenas 1,1 micrômetro de largura, menos de cinquenta por cento o diâmetro. cabelo humano.
Os cientistas então usaram uma câmera e um sensor de frente de onda para obter imagens e medir o feixe de laser refletido, que eles disseram ser tão intenso quanto focar toda a luz solar que atinge a Terra em um ponto de apenas 10 mícrons de tamanho.
“Este laser de alta intensidade nos permitirá investigar fenômenos astrofísicos como o espalhamento elétron-fóton e fóton-fóton em laboratório”, disse Chang Hee Nam, diretor do CoReLS e professor do Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju.
"Podemos usar esse pulso de laser para validar experimentalmente e obter acesso a idéias teóricas, algumas das quais foram propostas pela primeira vez há quase um século."
Algumas dessas idéias dizem respeito à eletrodinâmica quântica de alto campo, que se acredita contribuir para os raios cósmicos extremamente energéticos, enquanto outras abordam questões que estão um pouco mais próximas de casa. A radioterapia para o câncer hoje inclui prótons de alta energia produzidos por aceleradores que requerem enormes escudos de radiação, mas o uso de lasers para produzir esses prótons poderia tornar esses sistemas mais baratos e, portanto, muito mais acessíveis.
“Este pulso de laser de alta intensidade nos permitirá enfrentar novas e complexas ciências, especialmente a eletrodinâmica quântica de alto campo, que tem sido ocupada principalmente por teóricos”, dizem eles. "Além de nos ajudar a entender melhor os fenômenos astrofísicos, ele também pode fornecer as informações necessárias para desenvolver novas fontes de radioterapia que usam prótons de alta energia para tratar o câncer."
O estudo foi publicado na revista Optica.
2021-05-09 06:32:51
Autor: Vitalii Babkin