Uma equipe de pesquisa liderada pela Universidade de Osaka mostrou como vários feixes de laser sobrepostos são melhores na aceleração de elétrons a velocidades incrivelmente rápidas, em comparação com um único laser. Este método pode levar a uma geração de íons e raios-X mais poderosa e eficiente para astrofísica de laboratório, pesquisa de terapia do câncer, bem como um caminho para a fusão nuclear controlada.

A física de alta densidade de energia é um campo de estudo que lida com condições muito mais próximas dos momentos caóticos imediatamente após o Big Bang do que aqueles comumente encontrados na Terra. Contudo, ser capaz de produzir e controlar feixes intensos de luz, ou elétrons que se movem muito rápido, tem muitos benefícios práticos. Isso inclui a capacidade de fazer raios-X muito brilhantes, necessários para visualizar a deformação ultrarrápida da matéria, ou a realização de experimentos que imitam as condições cosmológicas próximas à superfície de uma estrela.

Contudo, muitas vezes é difícil manter a aceleração eficiente dos feixes de elétrons com feixes de laser intensos por causa das interações complexas entre o laser e os elétrons. Anteriormente, Óticas muito caras ou alvos padronizados eram necessários para transferir a energia do laser para a energia do feixe de elétrons. Em um novo estudo, pesquisadores da Universidade de Osaka mostraram como dividir o feixe de laser em quatro feixes menores coerentes, chamados beamlets, permite que mais energia seja transferida para os elétrons. Isso foi conseguido através da criação de padrões de interferência de luz específicos que mantêm os elétrons no caminho certo.

"Assim como ondulações sobrepostas em um lago podem criar estruturas de ondas complexas, podemos usar quatro feixes de laser para controlar com precisão o ambiente para melhor acelerar os elétrons, "explica o primeiro autor Morace. Eles descobriram que a irradiação simultânea de vários feixes de laser em um único ponto permite uma aceleração de partículas impulsionada por laser altamente eficiente. O uso de padrões de interferência de luz em vez de alvos físicos permite um melhor controle e maior transferência de energia.

A equipe vê isso como apenas o começo da nova técnica. "Esta pesquisa mostra como é novo, sistemas de lasers de alto desempenho que utilizam acoplamento de feixe múltiplo podem ser desenvolvidos, "diz o autor sênior Kodama." Isso significa que o método pode aparecer em breve nos departamentos de biologia ou usinas de fusão. "