Sonho dos cientistas desde que a tecnologia laser foi inventada em 1960, um hipotético laser de raios gama permitiria combinar os princípios desta amplificação da luz por emissão estimulada de radiação (cujas iniciais em inglês são “LASER”) com as formas conhecidas de radiação eletromagnética de energia muito alta.
A ideia de um “laser definitivo” ganhou ainda mais força na década de 1950, quando o engenheiro aeroespacial Eugen Sänger sugeriu que, se a matéria pudesse ser inteiramente convertida em fótonsessas partículas de luz poderiam, por si só, ser uma fonte de energia para impulsionar espaçonaves em velocidades intergalácticas.
Mesmo com a invenção, em 1980, do chamado pulso chirped, que criou lasers ultracurtos e de alta potência, a tecnologia de um laser capaz de emitir radiação na faixa dos raios gama permaneceu no campo da ficção científica. Isso ocorre porque ondas de luz “coerentes” (síncronas entre si) são muito difíceis de obter em energias de fótons mais altascomo os raios gama.
Aprendendo a produzir raios gama coerentes
Compressor para gerar pulsos de laser de alta intensidade.Fonte: Linhas de luz ELI
Na tentativa de superar essas limitações, até agora intransponíveis, a National Science Foundation (NSF) dos EUA financiou um projeto da Universidade de Rochester e do centro tcheco de pesquisa de laser ELI Beamlines, que juntos estão pesquisando “as propriedades de coerência da radiação emitida quando feixes densos de elétrons colidem com um forte campo de laser“, segundo comunicado.
O objetivo da pesquisa é entender como produzir, na prática, raios gama coerentes, e utilizar a nova tecnologia em pesquisas e também em aplicações inéditas como criação de antimatéria, estudo de processos nucleares e obter imagens através de objetos ou materiais densoscomo contêineres de transporte, por exemplo.
Para o professor de física de Rochester, Antonino Di Piazza, “a capacidade de produzir raios gama coerentes seria uma revolução científica na criação de novos tipos de fontes de luz, semelhante à forma como a descoberta e o desenvolvimento de fontes de luz visíveis e raios X mudaram nossa compreensão fundamental do mundo atômico.”
Como criar um laser de elétrons livres e raios gama?
Sala do ELI onde serão realizados os experimentos.Fonte: Linhas de luz ELI
Produtos de explosões de supernovas ou pulsos de radiação emitidos por pulsares, estrelas de nêutrons altamente magnetizadas, raios gama viajam pelo cosmos à velocidade da luz. Seus comprimentos de onda são tão pequenos que podem passar pelos espaços entre os átomos de um detector.
Para Di Piazza, o primeiro passo para a criação de um laser de elétrons livres de raios gama “é mostrar que a ciência é possível antes de construir tal dispositivo”. Embora não sejam os primeiros pesquisadores a tentar criar raios gama deste tipo, O que diferencia esta equipe é o uso de uma teoria totalmente quânticaa chamada eletrodinâmica quântica.
Nos laboratórios, teorias complexas e experimentos de alta tecnologia serão combinados para investigar como os elétrons em movimento rápido interagem com o laser para emitir luz de alta energia. A princípio, apenas um ou dois elétrons serão observados emitindo luz, até que evoluam para cenários mais complexos, com mais elétrons, até finalmente produzir raios gama coerentesinspirado no trabalho de colegas que criaram raios X coerentes.
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