Lasers Ultra-intensos e Ultracurtos

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Concentrando lasers ultra-poderosos em uma única cor
Crédito da imagem: Unsplash+
Lasers ultra-intensos e ultracurtos são como os super-heróis do mundo da ciência, exercendo o poder de
desvendar os mistérios da física, melhorar a segurança nacional, revolucionar os processos da indústria e
avançar os tratamentos de saúde.
Esses lasers, capazes de emitir rajadas de luz com poder inimaginável por apenas uma fração de segundo,
estão mudando a forma como os cientistas exploram e manipulam os blocos de construção fundamentais da
natureza.
A força desses lasers é tipicamente medida por seu poder de pico, com alguns dos mais poderosos sendo o
laser Nova na Califórnia a 1,5 petawatts, o Shanghai Super-intenso Ultrafast Laser Facility (SULF) na China
a 10 petawatts e a Extreme Light Infrastructure - Núclea Física (ELI-NP) na Romênia, também a 10
petawatts.
Para colocar isso em perspectiva, um petawatt é um quatrilhão de watts, ou um 1 seguido por 15 zeros. Este
nível de energia é difícil de compreender, considerando que a lâmpada média em sua casa é de cerca de 60
watts.
No entanto, no campo das experiências científicas, o poder bruto não é a única coisa que importa. A
verdadeira magia acontece quando esse imenso poder é focado em um ponto muito pequeno no alvo
experimental.
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É aqui que o conceito de intensidade focada entra em jogo, que mede essencialmente quanto desse poder
pode ser concentrado em um ponto específico.
Essa capacidade determina o que os cientistas podem alcançar em seus experimentos, seja quebrando os
mistérios das partículas atômicas ou criando novas formas de radiação.
Tradicionalmente, para focar esses feixes, os cientistas têm usado espelhos parabólicos fora do eixo. No
entanto, o tamanho do feixe de laser e a natureza desses espelhos limitam o quão pequeno o ponto focal
pode ser, o que, por sua vez, limita a intensidade do laser quando atinge o alvo.
Um avanço recente neste campo envolve o uso de um espelho hiperbólico como uma ferramenta de foco
secundário. Essa abordagem inovadora pode reduzir significativamente o tamanho do ponto focal do laser,
até o tamanho de um único comprimento de onda da luz.
Isso é o equivalente a tomar um feixe de luz que pode ter centenas de metros de largura e concentrá-lo até
um ponto menor que um cabelo humano.
Zhaoyang Li e sua equipe do Instituto de óptica e mecânica fina de Xangai desenvolveram essa técnica, que
promete melhorar drasticamente as capacidades de lasers ultra-intensos e ultracurtos.
Ao reduzir o ponto focal para o menor tamanho fisicamente possível, os cientistas podem alcançar níveis
incomparáveis de intensidade.
Este avanço não é apenas sobre tornar esses lasers mais poderosos. Trata-se de melhorar sua precisão e a
gama de experimentos que eles podem realizar.
Com a capacidade de concentrar toda a energia do laser em um minúsculo “cubo focal” tridimensional, os
pesquisadores podem se aprofundar no reino da física do laser de campo forte.
Isso inclui explorar fenômenos como a eletrodinâmica quântica de vácuo, que estuda as interações entre luz
e espaço vazio – um conceito que poderia ter profundas implicações para a nossa compreensão do
universo.
Em essência, esse salto em frente na tecnologia laser abre novas fronteiras na pesquisa científica,
permitindo que os cientistas explorem e manipulem o mundo físico de maneiras que antes eram
inimagináveis.
Os resultados da pesquisa podem ser encontrados no Advanced Photonics Nexus.
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