Um grupo internacional de pesquisadores, incluindo cientistas da Skoltech, inventou um novo método para a geração de radiação intensa de raios-X e raios gama com base no espalhamento Compton não linear. Seus resultados foram publicados em Cartas de revisão física .

O efeito Compton é semelhante a jogar tênis; um elétron desempenha o papel de raquete e um fóton desempenha o papel de bola. Um fóton sendo refletido da raquete de elétrons rápidos adquire energia adicional. Ele não pode voar ainda mais rápido - o limite de velocidade o proíbe. Mas pode facilmente alterar seu comprimento de onda. Usando este jogo simples, os pesquisadores podem transformar o comprimento de onda do fóton de entrada da faixa visível em raios-X e raios gama. Fontes de fótons rígidos com base no espalhamento Compton inverso (linear) são amplamente utilizadas, e normalmente consistem em um acelerador de elétrons e um sistema de laser. A principal vantagem dessas fontes é a possibilidade de gerar uma radiação de largura de banda estreita. Em tal sistema, o comprimento de onda é facilmente ajustável, alterando a energia dos elétrons.

A maneira mais direta de aumentar o número de fótons de raios X e gama gerados é aumentar a intensidade do sistema de laser. Em outras palavras, quanto mais compactada a radiação laser no espaço (considerando que a difração é pequena), mais eventos de dispersão entre fótons e elétrons de laser haverá.

Aumentar o poder da radiação laser no espalhamento Compton leva a um alargamento espectral considerável. Isso se deve à leve pressão, o que retarda os elétrons. Em outras palavras, a raquete de tênis, enquanto desvia muitas pequenas bolas de tênis de uma vez, é desacelerado; portanto, as bolas desviadas receberão menos energia. O problema é que a radiação laser poderosa não é contínua, mas vem como pulsos no tempo. A intensidade dos poderosos pulsos de laser primeiro cresce lentamente e depois desaparece lentamente. Consequentemente, a pressão da luz não é uniforme e a desaceleração dos elétrons é diferente em diferentes momentos do tempo, levando a diferentes energias de fótons refletidos.

A equipe científica, incluindo Skoltech Professor Sergey Rykovanov, inventou um novo método para geração de intensa radiação monoenergética de raios X e raios gama com base no espalhamento Compton não linear.

Sergey Rykovanov, um professor do Centro de Ciência e Engenharia Computacional e Intensiva de Dados da Skoltech, diz, "Esse alargamento da linha espectral é parasitário, já que queremos obter uma fonte de fótons de largura de banda estreita com um comprimento de onda bem definido. Inventamos um método muito simples para remover o alargamento da linha Compton parasita para pulsos de laser intensos e aumentar significativamente o número de fótons de raios X e gama gerados. Para fazer isso, é preciso ajustar cuidadosamente a frequência do pulso de laser (em outras palavras, para chilrear) de modo que corresponda à intensidade do pulso do laser em cada momento do tempo. Para um efeito ideal, propusemos o uso de dois pulsos de laser chilreados linearmente e opostamente propagando-se com um certo atraso um para o outro. Na minha opinião, a beleza de nosso trabalho está em sua simplicidade. Para ser totalmente honesto, ficamos muito surpresos com a simplicidade e facilidade com que tudo funcionou. "

A nova invenção pode aumentar significativamente o brilho de fontes síncrotron modernas e futuras para pesquisas em medicina, física nuclear e ciência dos materiais.