Cientistas estão prestes a disparar o laser mais poderoso dos EUA: WebCuriosos
O laser mais poderoso dos EUA neste momento está a ser ligado para enviar os seus primeiros impulsos esta semana – permitindo aos investigadores obter um novo nível de conhecimento sobre a física do plasma e aceleradores de partículas.
Conhecido como Sistema de laser de pulso ultracurto equivalente a Zetawatt (ZEUS), ele produz um pulso ultracurto e extremamente poderoso de apenas 25 femtossegundos. Um femtossegundo é um quatrilionésimo de segundo – ou dito de outra forma, um femtossegundo está para um segundo o que um segundo está para cerca de 31,71 milhões de anos.
À medida que as capacidades do laser são aumentadas, ele poderá eventualmente ser usado para estudar alguns dos fenómenos mais exóticos do Universo à escala laboratorial: pense na física de uma explosão de raios gama ou de um buraco negro.
“ZEUS será o laser de maior potência de pico dos EUA e um dos sistemas de laser mais poderosos do mundo”, diz o astrofísico Karl Krushelnick da Universidade de Michigan.
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O ZEUS vai começar em uma escala menor e depois crescer: a primeira parte do laser a ser ligada é conhecida como área alvo de alta repetição, que usa pulsos de frequência mais alta, mas com potência mais baixa.
Esta fase inicial vai exigir 30 terawatts (30 biliões de watts) de energia – uma quantidade impressionante, mas apenas um por cento do que o ZEUS acabará por ser capaz. A energia será usada para estudar um novo tipo de imagem de raios-X.
Ao enviar pulsos de laser infravermelho do ZEUS para o gás hélio que depois se transforma em plasma, os pesquisadores querem criar pulsos compactos de raios X a partir de feixes de elétrons altamente excitados. Esses pulsos de raios X têm potencial para serem usados como um método muito preciso e preciso para imagens de tecidos moles.
Até ao final de 2023, a ZEUS deverá realizar experiências em grande escala em campos que abrangem física quântica, segurança de dados, ciência dos materiais, deteção remota e diagnósticos médicos – bem como o estudo de alguns dos objetos mais extremos existentes no espaço.
“Magnetares, que são estrelas de nêutrons com campos magnéticos extremamente fortes ao seu redor, e objetos como núcleos galácticos ativos cercados por plasma muito quente – podemos recriar a microfísica do plasma quente em campos extremamente fortes em laboratório.” diz a engenheira elétrica e de computação Louise Willingale da Universidade de Michigan.
Uma área do laser usa o que é conhecido como geometria de feixe de colisão, onde o pulso de laser é dividido em duas partes: um dos pulsos pode então ser usado para acelerar elétrons em um feixe de alta velocidade que pode então ser direcionado para interagir de volta com o segundo pulso de laser.
Isto leva a uma simulação um milhão de vezes mais poderosa do que a capacidade real do ZEUS pode criar com apenas um pulso.
Os cientistas continuam a fazer progressos substanciais na produção de lasers que são mais versáteis, mais estáveis e mais poderosos do que nunca – e isso significa que as experiências podem ser realizadas em escalas cada vez maiores.
A equipe por trás do desenvolvimento e lançamento do ZEUS enfatiza que o laser está disponível para pesquisadores de todo o mundo. Cientistas interessados em utilizá-lo podem submeter suas propostas para aprovação.
“Estamos ansiosos para aumentar a comunidade de pesquisa e trazer pessoas com novas ideias para experimentos e aplicações”, diz Krushelnick.
Você pode ler mais sobre ZEUS em sua página oficial.
