Projéteis de luz reduzirão tamanho dos aceleradores de partículas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/08/2022

Um pulso de luz terahertz é focado (verde) em um acelerador de partículas miniaturizado para fornecer energia às partículas (esferas azuis). A nova tecnologia mede como a forma do pulso terahertz muda à medida que se concentra em seu alvo.
[Imagem: ORNL]

Projéteis de luz

Os projéteis de luz, também conhecidos como focos voadores, prometem nada menos do que miniaturizar os gigantescos aceleradores de partículas.

Esses projéteis na verdade são pulsos de luz precisamente "formatados", apresentando largura e comprimento de dimensões virtualmente idênticas.

Formatar um pulso de luz, sobretudo sua parte frontal, enquanto se mantêm sua fase inalterada, torna possível controlar tanto a velocidade quanto a aceleração dessas balas de luz voadoras.

Uma equipe do Laboratório Nacional Oak Ridge, nos EUA, conseguiu agora produzir projéteis de luz terahertz, ou raios T, uma faixa do espectro eletromagnético que há muito tempo promete não apenas miniaturizar os aceleradores de partículas e torná-los mais eficientes, mas também melhorar os raios tratores e as pinças ópticas.

Projéteis terahertz

Fazer projéteis de luz terahertz é um método promissor porque a energia de terahertz é fortemente concentrada, criando campos de aceleração muito altos.

Ao desenvolver uma nova técnica de medição, os pesquisadores descobriram que, quando focada em seu alvo, essa luz terahertz muda de forma, permitindo ajustar o desempenho do acelerador de partículas - aceleradores de partículas permitem não apenas estudar as partículas fundamentais da matéria, mas também desenvolver novos materiais, estudar biomoléculas e uma infinidade de outras aplicações.

A equipe acredita que, com esta técnica, é possível reduzir o acelerador de partículas onde eles trabalham (Spallation Neutron Source), do comprimento atual, equivalente a três campos de futebol, para o tamanho da grande área.

Como criar um projétil de luz

Os projéteis de luz terahertz mudam de forma porque cada pulso é composto de muitas frequências diferentes, mas todas dentro da faixa terahertz - é semelhante à forma como a luz branca é composta por diferentes frequências, ou cores, visíveis.

Assim como as cores da luz branca podem se separar para formar um arco-íris, as cores dessa luz terahertz podem se separar umas das outras quando focadas em um alvo.

Se não for levada em conta, essa separação leva a imperfeições na forma da luz, tornando-a menos concentrada, o que pode resultar em uma aceleração mais fraca das partículas.

No entanto, usando o novo método de amostragem eletro-óptica desenvolvida pela equipe, essas imperfeições podem ser medidas e usadas no projeto de novas ópticas para corrigir a forma do pulso terahertz.

Torna-se então uma questão de chegar a um projeto inteligente o bastante para otimizar a forma dos projéteis, aumentando a aceleração das partículas.

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