Pesquisadores analisaram os primeiros resultados do LCLS (Linac Coherent Light Source), uma fonte de laser de raios X recém-inaugurada na Universidade de Stanford, nos Estados Unidos.
© SLAC (estação de espalhamento de raios X ressonante)
Na medida da coerência do laser, que é o grau em que as ondas de luz são sincronizadas, descobriu-se que o LCLS produz a mais coerente radiação de raios X já medida.
Com um feixe de tão alta qualidade, a máquina é capaz de determinar a estrutura atômica de materiais com um nível de precisão sem precedentes.
Isto será útil em campos tão diversos quanto a descoberta de novos medicamentos, a engenharia de materiais e até a arqueologia.
Desde a invenção do maser, em 1957 - o antecessor de micro-ondas do raio laser de luz visível - cientistas têm desenvolvido lasers com comprimentos de onda cada vez mais curtos, aplicando-os a uma crescente variedade de propósitos.
Mas fazer lasers com comprimentos de onda muito curtos é um desafio. Para que uma fonte de luz seja um laser, a maioria dos seus fótons deve ser coerente, e eles devem oscilar em sincronia.
Uma alta coerência significa que a luz vai difratar mais precisamente, o que, para um feixe de raios X, significa imagens mais nítidas da estrutura atômica que está sendo estudada.
Feixes de laser também têm vários modos de oscilação, assim como instrumentos de cordas e tambores, e o feixe ideal tem todos os seus fótons contribuindo para um único modo.
© SLAC (detector Linac Coherent Light Source)
Quando o LCLS começou a operar, a evidência para uma luz verdadeiramente laser foi a presença de pulsos de raios X brilhantes, monocromáticos e altamente focados.
No entanto, até agora, as estimativas da coerência da luz eram baseadas unicamente em simulações.
Agora, os cientistas mediram na prática um tempo de coerência de 0,55 femtossegundo, o que significa que o pulso tem efetivamente a mesma cor e intensidade durante esse intervalo de tempo, equivalente a uma distância de cerca de 150 nanômetros ao longo da direção do feixe.
Assim, uma amostra de 150 nanômetros de profundidade pode ser iluminada com luz coerente de uma única vez, gerando uma fotografia da amostra com um grande campo de visão, da largura de milhares de átomos.
Ter este nível de coerência significa que a maioria dos fótons está confinada a um único modo espacial.
Cerca de 78% dos fótons do laser de raios X estavam no modo dominante, em comparação com menos de 1% em uma fonte de luz síncrotron de raios X típica.
Um artigo sobre a pesquisa foi publicado na revista Physical Review Letters.Fonte: SLAC National Accelerator Laboratory
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