Energia

Acelerador de plasma a laser alcança 1 quatrilhão de watts

Acelerador de plasma a laser alcança 1 quadrilhão de watts
No acelerador de plasma a laser, grupos de elétrons (amarelo e verde) são injetados e acelerados surfando as ondas de plasma (azuis) geradas pelo pulso de laser. [Imagem: Cameron Geddes/LOASIS/NERSC]

Metralhadora de luz

O BELLA ainda não está pronto, mas já bateu o recorde mundial de desempenho de um laser.

O acelerador de plasma a laser já é capaz de disparar uma potência de 1 petawatt - 1015 watts.

O disparo é feito em pulsos com duração de 40 femtossegundos cada um, a uma taxa de 1 hertz - 1 pulso a cada segundo.

BELLA é a sigla de Berkeley Lab Laser Accelerator, ou acelerador a laser dos Laboratórios Berkeley.

Acelerador de plasma a laser

Ao contrário dos aceleradores convencionais, que usam campos elétricos para acelerador partículas carregadas - como prótons e elétrons -, os aceleradores de plasma a laser geram ondas de elétrons que se movem através de um plasma.

O feixe de laser pode ser usado para aquecer e criar um "túnel" através de uma nuvem de plasma, ou para alvejar o plasma acondicionado em um cano muito fino, escavado em um bloco de cristal, geralmente de safira.

As ondas de elétrons capturam alguns dos elétrons livres no plasma e os aceleram a energia muito elevadas em um curto espaço - é como se os elétrons acelerados estivessem surfando na onda a uma velocidade próxima à da luz.

A expectativa é que, quando completo, o BELLA possa produzir um feixe de elétrons com uma energia de 10 GeV (10 bilhões de elétron-volt).

O recorde anterior era do acelerador SLAC, da Universidade de Stanford, que atingiu 50 GeV, mas usando um acelerador linear de 3,2 km - o BELLA tem apenas 1 metro de comprimento.

Acelerador de plasma a laser alcança 1 quatrilhão de watts
Para atingir energias tão altas em um espaço muito curto, o feixe de laser deve ser passado entre diversos módulos de aceleração. [Imagem: LBL]

Aplicações

O novo instrumento permitirá avanços tanto na própria física dos lasers quanto nas interações da matéria.

"O pico de potência do laser nos dará acesso a novos regimes, como o desenvolvimento de aceleradores de partículas compactos para a física de altas energias, e lasers de elétrons livres de pequeno porte para pesquisas com materiais e sistemas biológicos," disse Wim Leemans, membro da equipe do BELLA.

A capacidade de repetição dos disparos é crucial para a realização de múltiplos experimentos e para a observação das amostras com intervalos razoáveis.

Se antes os cientistas viam fotos dos eventos, com a repetição rápida eles terão praticamente um filme dos eventos, além de poderem fazer múltiplas observações das mesmas amostras.





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