p Pela primeira vez, pesquisadores isolaram em um ambiente de laboratório controlado os efeitos da geometria do plasma em seu espectro de emissão de raios-X - a distribuição de energia da radiação que os plasmas emitem. p O trabalho também é o primeiro teste experimental das teorias que descrevem um fenômeno conhecido na astrofísica como espalhamento ressonante. Esse fenômeno é encontrado em um plasma de tamanho e densidade suficientes, onde os fótons são emitidos dentro do sistema e têm a probabilidade de serem reabsorvidos e reemitidos várias vezes. Adicionalmente, os pesquisadores observaram a inversão geométrica de um plasma apenas em seu espectro pela primeira vez.

p Liderado pelo pesquisador de pós-doutorado Gabriel Pérez-Callejo, agora na Universidade de Bordeaux, e colegas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL), o trabalho foi apresentado na Physical Review Letters. O trabalho foi conduzido como parte da série experimental OpticalDepth no Omega Laser Facility da University of Rochester e foi uma colaboração entre o LLNL e a University of Oxford.

p "Os espectros de plasmas não isotrópicos - fundamentais para diagnosticar suas temperaturas e densidades - variam dependendo da posição do observador, "disse Pérez-Callejo, autor principal do trabalho. "Embora existam abordagens teóricas para este problema, devido à dificuldade de isolar a geometria do plasma de outras variáveis, nenhuma confirmação experimental foi ainda obtida. Agora podemos obter informações sobre como a geometria de um plasma está mudando, meramente a partir de seu espectro de raios-X. "

p Ser capaz de estudar como essas variações geométricas dependem do ângulo de vantagem para diferentes geometrias fornecerá novos insights sobre dados astrofísicos anômalos e pode até ser usado para diagnosticar as condições de implosões de fusão por confinamento inercial (ICF).

p Pérez-Callejo explicou que o trabalho vai beneficiar a astrofísica na medida em que os pesquisadores podem determinar a geometria de estruturas dentro de aglomerados de galáxias ou atmosferas estelares, que não pode ser resolvido com os instrumentos atuais. Ele disse que a pesquisa também beneficiará os experimentos da ICF que usam traçadores cilíndricos.

p "Isso pode ser feito resolvendo no tempo o espectro do traçador e observando como sua geometria está mudando com o tempo, "ele disse." Os pesquisadores podem obter informações adicionais sobre a evolução hidrodinâmica da implosão. "

p "Nosso objetivo tem sido fornecer bases experimentais e teóricas para a adoção de uma noção mais intuitiva de um processo físico que muitas vezes parece excessivamente complexo, "disse Duane Liedahl, Líder da equipe teórica do LLNL. "O efeito de espalhamento ressonante tem suas raízes históricas na astrofísica observacional e teórica. Agora podemos dar algo em troca aos astrônomos que estão trabalhando para inferir as condições físicas e geometrias de fontes de radiação que, obviamente, não pode ser controlado. A fertilização cruzada entre dois campos díspares, astrofísica e física HED, que funcionam em escalas de tempo e tamanho muito diferentes, é um dos aspectos mais interessantes deste projeto. "

p Para conduzir o trabalho, os pesquisadores usaram alvos cilíndricos de berílio (Be) que continham um disco enterrado de uma mistura de escândio / vanádio (Sc / V). Ao fotografar a frente e a traseira do Be com o mesmo perfil de irradiação de laser, os pesquisadores conseguiram gerar um cilindro de plasma Sc / V uniforme.

p Câmeras de enquadramento de raios-X foram usadas para observar a expansão axial e radial dos alvos (fornecendo, assim, medições de sua geometria e densidade em todos os momentos) e espectrômetros de enquadramento de raios-X para medir seus espectros, ambos para emissão nas direções axial e radial (e assim obter sua temperatura e emissão espectral em todos os momentos).

p Ao alterar o raio do disco da camada enterrada, pesquisadores conseguiram gerar dois plasmas que evoluíram seguindo os mesmos caminhos de temperatura e densidade, mas tinha um raio diferente (a espessura do disco seguia o mesmo caminho em ambos os casos). Isso deu à equipe medidas espectrais do efeito direto de apenas alterar o raio do plasma.

p A equipe conduziu a pesquisa na instalação Omega e demonstrou o efeito nos espectros de raios-X emitidos por plasmas cilíndricos gerados por irradiação de laser de alta potência, confirmando a interpretação geométrica de espalhamento ressonante.