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.