Super laser é possível, dizem cientistas e supercomputadores

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/10/2010

A amplificação Raman permite o uso de um meio de amplificação do feixe primário de laser, na forma de plasmas, com diâmetros de apenas alguns milímetros.
[Imagem: Trines et al./Nature Physics]

Um grupo de pesquisadores europeus demonstrou a possibilidade de comprimir 1.000 vezes os pulsos de um raio laser, obtendo com isso uma intensidade 300 vezes maior.

Isto significa que os grandes e caros equipamentos de raios laser de alta potência atuais poderão eventualmente ser substituídos por sistemas menores, mais simples e mais baratos.

Amplificação Raman

Os cientistas usaram uma técnica considerada promissora, chamada amplificação Raman, para demonstrar teoricamente que é possível comprimir os pulsos de laser e incrementar sua intensidade.

Devido ao seu potencial, a técnica vem sendo estudada há algum tempo, em simulações nos mais poderosos supercomputadores do mundo, nas quais se tem tentado testar cada aspecto possível da teoria.

Este também foi o caminho da equipe de cientistas britânicos e portugueses, que agora acreditam estar no caminho dos lasers "multipetawatt" - 1 petawatt equivale a 1.000 terawatts, ou 10¹⁵ watts.

"Nosso novo modelo mostrou que, na maioria dos casos, o feixe de laser amplificado quebra-se em 'picos', tornando difícil focalizar o feixe em um ponto preciso," explicou o Dr. Raoul Trines, do laboratório Central Laser Facility.

"Mas, em alguns poucos casos especiais, o pulso amplificado de laser tem excelente qualidade, permitindo um foco excepcionalmente preciso do laser," diz ele.

Plasma de amplificação

Os lasers de alta potência atuais usam uma tecnologia de semicondutores de estado sólido para atingir a escala dos petawatts. O problema é que os limites desses componentes ópticos exigem feixes gerados na escala de metros, o que se traduz em equipamentos grandes, complexos e caros.

A amplificação Raman permite o uso de um meio de amplificação do feixe primário de laser, na forma de plasmas, com diâmetros de apenas alguns milímetros.

Até hoje, porém, esse mecanismo gerou potências de no máximo 60 gigawatts, devido a instabilidades inerentes ao plasma.

O que os pesquisadores descobriram agora é uma "janela" onde o crescimento das instabilidades do plasma não interfere com o fenômeno de amplificação.

Mão na massa

O próximo passo da pesquisa é aplicar os resultados positivos dos testes em uma configuração real de um laser de alta potência.

Os cientistas estimam que alguns anos de ajustes finos e testes experimentais rigorosos são suficientes para a criação do esperado super laser agora previsto na teoria.

Além dos próprios raios laser, com larga aplicação científica e industrial, a pesquisa poderá resultar em fontes de raios X mais intensas - os raios X são gerados pelo laser -, técnicas para estudar novas fontes de energia - como a fusão nuclear - e novos processos industriais.

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