Sonho dos cientistas desde que a tecnologia laser foi inventada em 1960, um hipotético laser de raios gama permitiria combinar os princípios desta amplificação da luz por emissão estimulada de radiação (cujas iniciais em inglês são “LASER”) com as conhecidas formas de radiação eletromagnética de altíssima energia.
A ideia de um “laser definitivo” ganhou ainda mais força na década de 1950, quando o engenheiro aeroespacial Eugen Sänger sugeriu que, se a matéria pudesse ser inteiramente convertida em fótons, essas partículas de luz poderiam, por si só, ser uma fonte de energia a impulsionar espaçonaves a velocidades intergalácticas.
Mesmo com a invenção, em 1980, do chamado pulso chirped, que criou lasers de alta potência e ultracurtos, a tecnologia de um laser capaz de emitir radiação na faixa dos raios gama permaneceu no campo da ficção científica. Isso porque ondas de luz “coerentes” (sincrônicas entre si) são dificílimas de obter em energias de fóton mais elevadas, como as dos raios gama.
Aprendendo a produzir raios gama coerentes
Compressor para gerar pulsos de laser de alta intensidade.Fonte: ELI Beamlines
Na tentativa de superar essas limitações, por enquanto intransponíveis, a Fundação Nacional de Ciência dos EUA (NSF) financiou um projeto da Universidade de Rochester e do centro de pesquisa de laser tcheco ELI Beamlines que, juntos, pesquisam “as propriedades de coerência da radiação emitida quando densos feixes de elétrons colidem com um forte campo de laser“, segundo um comunicado.
O objetivo da pesquisa é entender como produzir, na prática, raios gama coerentes, e usar a nova tecnologia na pesquisa e também em aplicações inéditas como criar antimatéria, estudar processos nucleares e obter imagens através de objetos ou materiais densos, como contêineres de transporte, por exemplo.
Para o professor de física da Rochester, Antonino Di Piazza, “a capacidade de produzir raios gama coerentes seria uma revolução científica na criação de novos tipos de fontes de luz, semelhante à forma como a descoberta e o desenvolvimento de fontes de luz visível e raios X mudaram nossa compreensão fundamental do mundo atômico”.
Como criar um laser de elétrons livres, de raios gama?
Salão da ELI onde os experimentos serão realizados.Fonte: ELI Beamlines
Produtos de explosões de supernovas ou dos pulsos de radiação emitidos pelos pulsares, estrelas de nêutrons altamente magnetizadas, os raios gama viajam através do cosmo à velocidade da luz. Seus comprimentos de ondas são tão minúsculos que conseguem atravessar os espaços entre os átomos de um detector.
Para Di Piazza, o primeiro passo para a criação de um laser de elétrons livres de raios gama “é mostrar que a ciência é possível antes de construir tal dispositivo”. Embora não sejam os primeiros pesquisadores a tentar criar raios gamas desse tipo, o diferencial dessa equipe é a utilização de uma teoria totalmente quântica, a chamada eletrodinâmica quântica.
Nos laboratórios, serão combinados teorias complexas e experimentos de alta tecnologia para investigar como os elétrons em movimento rápido interagem com o laser para emitir luz de alta energia. A princípio, serão observados apenas um ou dois elétrons emitindo luz, até evoluírem para cenários mais complexos, com mais elétrons, até finalmente produzirem os raios gamas coerentes, inspirados no trabalho de colegas que criaram raios X coerentes.
