22/10/2013 - Descubieto un método para poner al alcance de hospitales y laboratorios rayos X láser de alta intensidad

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Carles Serrat, investigador del Grupo de Dinámica no Lineal, Óptica no Lineal y Láseres (DONLL) en el Campus de Terrassa, de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), ha encontrado la manera de amplificar la intensidad de luz láser de rayos X con la tecnología de generación de armónicos de alta frecuencia (en inglés, High Harmonic Generation-HHG). Hace más de dos décadas que la comunidad científica internacional busca la manera de conseguirlo. El trabajo de Serrat debe permitir que cualquier laboratorio hospitalario o universitario pueda disponer de las propiedades de los rayos X láser de alta intensidad para realizar todo tipo de experimentos.

El método HHD de generación de luz láser

La luz láser es una luz ordenada que se puede controlar. Por eso se le llama luz coherente y ofrece muchas aplicaciones. La longitud de onda de la luz láser de rayos X permite, por ejemplo, interactuar con todo tipo de material nanométrico, como es el caso del material biológico, y observar y controlar la evolución de los electrones en átomos y moléculas. Los aceleradores lineales de partículas y los sincrotrones son las grandes infraestructuras a las que los científicos tienen que acudir para poder experimentar con rayos X láser de la intensidad necesaria para sus investigaciones. Hace más de dos décadas, sin embargo, que la comunidad científica internacional investiga las posibilidades que ofrece otro método de generación de rayos X de luz láser, el denominado High Harmonic Generation (HHG). Esta tecnología consiste en hacer interactuar con pulsos de luz láser infrarroja muy cortos y muy intensos gases. Con el método HHG se pueden generar pulsos de luz ultravioleta y rayos X en cualquier laboratorio, pero no con la intensidad que exigen la mayoría de experimentos.

Amplificación de intensidad

Carles Serrat ha estado investigando las posibilidades de amplificación de la luz láser de rayos X con tecnología HHG durante cerca de cinco años. Ahora, ha encontrado el método que ha de resolver lo que durante más de veinte años lleva de cabeza a físicos de todo el mundo. Los resultados de su predicción son totalmente innovadores y han sido publicados por Physical Review Letters, una de las revistas científicas más prestigiosas a nivel internacional. "Con el método que he formulado se consigue una amplificación de la energía para cada pulso de luz láser que no se había obtenido nunca hasta ahora y es suficiente para la mayoría de aplicaciones", explica Serrat.

El investigador de la UPC ha estudiado el efecto de combinar pulsos débiles de luz láser de alta frecuencia con la luz infrarroja intensa dentro del proceso HHG de generación de rayos X y ha descubierto que"si los pulsos se combinan de la manera adecuada, la radiación débil de alta frecuencia se amplifica gracias a la energía que la luz infrarroja transfiere a los electrones del gas”, explica. A partir de este efecto propone “un nuevo método para la generación de luz ultravioleta y rayos X con tecnología HHG de una intensidad para cada pulso suficiente para experimentos de microscopía, espectroscopia y control cuántico en laboratorios de tamaño estándar", afirma el investigador."Ahora sólo hace falta que algún grupo de investigación o un centro de innovación tecnológica se anime a desarrollar un primer prototipo que compruebe esta predicción teórica ", concluye Serrat, quien con su propuesta abre la puerta al hecho de que hospitales y cualquier centro de investigación pueda disponer en sus instalaciones de tecnología para generar luz láser de rayos X de alta intensidad, sin la necesidad de tener que asumir el coste de uso de los aceleradores lineales de partículas o los sincrotrones.

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Acceso al abstract y al artículo de Carles Serrat en la revista Physical Review Letters:
http://prl.aps.org/abstract/PRL/v111/i13/e133902

Referencia bibliográfica:
DOI:10.1103/PhysRevLett.111.133902
PACS: 42.65.Ky, 32.80.Fb, 42.55.Vc

Universitat Politènica de Catalunya

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