Os feixes de luz intensa são muito úteis para o desenvolvimento de inúmeras pesquisas. Atualmente eles são gerados por lasers de elétrons livres (FELs) e as ondas que os compõem estão na faixa de frequência do raio X. Entretanto, esses equipamentos são muito caros para serem construídos e muito grandes, podendo ter centenas ou até mesmo quilómetros de comprimento. Mas isso pode estar mudando: um grupo de cientistas da França e da Alemanha, obtiveram sucesso ao desenvolver um FEL que vai sanar esses problemas, a partir da aceleração de plasma a laser.

 Os lasers de elétrons livres convencionais funcionam de forma que os elétrons são acelerados próximos a velocidade da luz, a partir de fortes ondas de radiofrequência. As partículas aceleradas voam no formato de feixe por um ondulador. A partir disso, eles se reagrupam em grupos menores que emitem pulsos extremamente fortes de luz, parecidos com lasers. Eles podem ser usados para entender propriedades desconhecidas dos materiais, ou observar processos extremamente rápidos, como reações que acontecem em milésimos de segundos.

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Aceleração de plasma a laser

Como forma de deixar os equipamentos necessários para isso, os cientistas da Synchrotron SOLEIL , da França, e Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), da Alemanha, têm desenvolvido uma forma de produzir esses lazer a partir da aceleração de plasma.  “É por isso que estamos trabalhando em uma tecnologia alternativa para tornar tais instalações menores e mais econômicas, e então elas poderão estar mais próximas dos usuários em universidades e indústrias no futuro.”, aponta Ulrich Schramm, do HZDR, em resposta a Phys.

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O plasma é um gás ionizado de elétrons carregados negativamente e íons carregados positivamente. Ele é capaz de gerar uma onda de campos elétricos, a partir do seu pulso de luz, que acelera os elétrons em velocidades maiores e distância mais curta. Essa característica é a que os cientistas têm usado para reduzir drasticamente o comprimento dos aceleradores de elétrons convencionais.

E eles já obtiveram resultados positivos. Durante muito tempo essa característica do plasma já era conhecida, mas até então, nunca tinha sido usada para acelerar feixes de elétrons em um ondulador a fim de gerar lasers de luz. Mas na pesquisa recentemente publicada na revista Nature Photonics, os cientistas conseguiram produzir flashes de laser de elétrons livres em regime de frequência ultravioleta usando um ondulador. Mas para isso eles precisaram produzir partículas com grande número de elétrons e possuíssem energia muito parecidas.

Agora eles estudam formas de que esses feixes sejam mais estáveis. Além disso, os cientistas precisam que eles estejam em regime de raios X, o que demanda que os elétrons precisam ser acelerados para energias muito mais altas. Caso consigam o laser de elétrons livres podem contribuir para o sucesso de muitas outras pesquisas.

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