Adéu als sincrotons

Científics alemanys han demostrat la predicció de l’investigador de la UPC al campus de Terrassa, Carles Serrat, sobre com amplificar raigs X làser d’alta intensitat. Amb l’experiment  es demostra l’efectivitat de la recerca de l’investigador  de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) que posarà a l’abast de qualsevol laboratori, hospital o centre de recerca la tecnologia necessària per amplificar la llum làser de raigs X,  sense que els científics hagin d’acudir als sincrotons. La recerca de Carles Serrat dóna resposta a la comunitat científica, que, durant més de 20 anys, ha tractat de trobar una la manera d’amplificar la llum làser de raigs X amb el mètode High Harmonic Generation (HHG). Llegiu tots els detalls d'aquesta important recerca.

| UPC
L'investigador Carles Serrat a l'Edifici Gaia de la UPC
L'investigador Carles Serrat a l'Edifici Gaia de la UPC | UPC

Carles Serrat, investigador del Grup de Dinàmica no Lineal, Òptica no Lineal i Làsers (DONLL) al Campus de la UPC a Terrassa, va trobar fa uns mesos la manera d’amplificar la intensitat de llum làser de raigs X amb la tecnologia de generació d’harmònics d’alta freqüència (HHG, sigles en anglès de High Harmonic Generation). Fa més de dues dècades que la comunitat científica internacional busca la manera d’aconseguir-ho.

El treball teòric de Serrat, publicat a la revista Physical Review Letters, obria una primera porta a que qualsevol laboratori hospitalari, universitari o centre de recerca pogués disposar a mig termini de les propietats dels raigs X làser d’alta intensitat per realitzar tot tipus d’experiments. Actualment,  els científics han d’utilitzar els acceleradors lineals de partícules i els sincrotrons per disposar de llum làser de raigs X d’alta intensitat, grans infraestructures que no estan a l’abast de tothom.

Recentment, el grup de recerca del professor C. Spielmann, de l’Helmholtz Institute Jena (Alemanya), ha realitzat un experiment que ha demostrat, per primera vegada al món,  l'amplificació paramètrica de polsos de raigs X de durada d'attosegons. Les mesures experimentals demostren que l'amplificació es produeix només si els polsos de raigs X estan perfectament sincronitzats amb el pols infraroig ultraintens.

Aquest fet confirma la predicció de l’estudi de Carles Serrat publicat a Physical Review. Amb aquesta demostració experimental es dóna un pas molt important per a la generació de polsos de raig X d'alta energia generats en làsers compactes, una tecnologia que seria accessible per a qualsevol laboratori de la majoria de centres de recerca i de les universitats, i que estalviaria els recursos que ara es fan servir per accedir als sincrotrons.

El mètode HHD de generació de llum làser

La llum làser és una llum ordenada que es pot controlar, per això se l’anomena llum coherent. Amb la llum làser són possibles moltes aplicacions. La longitud d’ona de la llum làser de raigs X permet, per exemple, interactuar amb tot tipus de material nanomètric, com ara material biològic, i observar i controlar l’evolució dels electrons en àtoms i molècules.

Els acceleradors lineals de partícules i els sincrotrons són grans infraestructures a les quals els científics recorren per experimentar sobre raigs X làser amb la intensitat necessària per a les seves investigacions. Fa més de dues dècades, però, que la comunitat científica internacional investiga les possibilitats que ofereix un altre mètode de generació de raigs X de llum làser, l’anomenat High Harmonic Generation (HHG). Aquesta tecnologia consisteix a fer interactuar polsos de llum làser infraroja molt curts i molt intensos amb gasos. Amb el mètode HHG es poden generar polsos de llum ultraviolada i raigs X a qualsevol laboratori, però no amb la intensitat que exigeixen la majoria d’experiments.

L’investigador Carles Serrat ha estudiat durant prop de cinc anys les possibilitats d’amplificació de la llum làser de raigs X amb tecnologia HHG, fins que ha trobat el sistema per resoldre un problema que físics de tot el món intenten solucionar des de fa 20 anys.  “L’amplificació de l’energia per cada pols de llum làser que s’aconsegueix amb el mètode que he formulat no s’havia obtingut fins ara i és suficient per a la majoria d’aplicacions”, explica Serrat.  

La transferència d’energia és la clau

L’investigador de la UPC ha descobert que “si els polsos es combinen de la manera adequada, la radiació dèbil d’alta freqüència s’amplifica gràcies a l’energia que la llum infraroja transfereix als electrons del gas. A partir d’aquest efecte proposa un nou mètode per a la generació de llum ultraviolada i raigs X, amb tecnologia HHG d’una intensitat per cada pols suficient per a experiments de microscòpia, espectroscòpia i control quàntic en laboratoris de mida estàndard.

“Ara, només cal que algun grup de recerca o un centre d’innovació tecnològica s’animin a desenvolupar un primer prototip" , conclou Serrat, que amb la seva proposta obre la porta al fet que hospitals i qualsevol centre de recerca puguin disposar a les seves instal·lacions de tecnologia per generar llum làser de raigs X polsada d’alta intensitat, sense necessitat de passar pels costosos acceleradors lineals de partícules o els sincrotrons.

Data de publicació: 
23/05/2014

Deixa un comentari