Uma nova maneira de aproveitar lasers e plasmas pode dar aos pesquisadores novas maneiras de explorar o espaço sideral e examinar insetos, tumores e ossos de volta ao planeta Terra.

A física do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL), Felicie Albert, liderou uma equipe internacional que busca esse novo regime na pesquisa de laser, que foi descrito em um Cartas de revisão física ( PRL ) artigo publicado online em 31 de março.

Albert e a equipe passaram mais de dois anos experimentando novas maneiras de gerar raios-X capazes de medir o tamanho, densidade, pressão e composição de estados altamente transitórios da matéria, como os encontrados nos núcleos dos planetas e nos plasmas de fusão. Os plasmas constituem 99 por cento do universo conhecido.

Os pesquisadores estudaram a radiação de raios-X do betatron, emitido quando os elétrons são acelerados para energias relativísticas e oscilam na onda de plasma produzida pela interação de um curto, pulso de laser intenso com um gás.

Tradicionalmente, esta fonte foi bem estudada para pulsos de laser com durações de femtossegundo (quatrilionésimo de segundo). Para estudar a emissão de raios-X de betatron nas intensidades e durações de pulso relevantes para instalações de laser em larga escala, como o laser de capacidade radiográfica avançada (ARC) do LLNL, os pesquisadores conduziram um experimento com o Titan Laser nas instalações de laser de Júpiter do laboratório. Lá, eles observaram a radiação de raios-X de betatron conduzida por muito mais tempo, pulsos de laser com duração de picossegundos.

"Para mim, um picossegundo é para sempre, "Albert brincou. Enquanto picossegundos medem o tempo em trilionésimos de segundo, isso é lento para um pesquisador que prefere pulsos de laser ainda mais curtos.

O trabalho experimental mostra que a nova fonte de radiação é uma grande promessa para a realização de aplicações em instalações internacionais de laser de grande escala, onde potencialmente poderia ser usado para radiografia de raios-X e imagens de contraste de fase de choques acionados por laser, espectroscopia de absorção e medições de opacidade.

Outros colegas do LLNL incluem Nuno Lemos, Brad Pollock, Clement Goyon, Arthur Pak, Joseph Ralph e John Moody, junto com colaboradores da Universidade da Califórnia-Los Angeles, o SLAC National Accelerator Laboratory, Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, a University of California-Berkeley e a University of Lisbon em Portugal.

Albert notou que os resultados não se revelaram imediatamente como em alguns experimentos, e que a equipe precisou de muita análise e trabalho duro para descobrir o novo regime.

Eles observam em seu artigo a grande variedade de usos potenciais da tecnologia:A radiação de raios-X Betatron conduzida por lasers de pulso curto tem sido usada para fins biológicos e médicos, como imagens de contraste de fase de raios-X de insetos e radiografia de ossos de raios-X duros. Suas propriedades exclusivas também o tornam adequado para estudar a dinâmica de plasmas de alta densidade de energia e matéria densa quente - um estado próximo às densidades sólidas - e temperaturas encontradas nos núcleos de planetas gigantes como Júpiter e em plasmas de fusão por confinamento inercial.