Un láser compacto genera rayos X de alto brillo

Un grupo de científicos financiado por la Unión Europea desarrolló con éxito una fuente de luz coherente compacta que generaba pulsos ultrarrápidos de rayos X mediante la combinación de métodos de generación de armónicos elevados (HHG) y aceleración de electrones.

Tecnologías industriales

La aceleración del campo de estela de láser (LWFA) es ideal para desarrollar aceleradores de sobremesa con energías de gigaelectronvoltios (GeV) que generen haces de electrones muy brillantes con una duración de algunos femtosegundos. Estos aceleradores aprovechan las grandes estelas electrostáticas que quedan detrás de los pulsos ópticos intensos que atraviesan un plasma. El campo eléctrico de la onda de plasma puede ser de hasta 100 GeV/m, un valor situado varios órdenes de magnitud por encima de los que se encuentran en las tecnologías de aceleradores convencionales. Por el contrario, la HHG requiere campos eléctricos de láser mucho menores. Con este método, se ilumina una diana (gas) con un pulso de láser relativamente intenso. Como resultado, la diana emite los armónicos elevados del haz generador. En el proyecto NOVELXSOURCE (Construction and optimization of a novel, ultra-compact, ultra-fast hard X-ray coherent source), financiado por la Unión Europea, un grupo de científicos combinó ambos mecanismos (LWFA y HHG) para generar rayos X duros. Con el nuevo sistema de láser desarrollado, generaron por primera vez electrones relativistas mediante el mecanismo de LWFA y generaron haces de fotones con armónicos elevados a partir de la diana gaseosa. Mediante la propagación de los dos haces en sentidos opuestos, el equipo obtuvo una fuente de rayos X coherente, ultracompacta, utrarrápida y de alta energía. Esta fuente de sobremesa tiene una amplia variedad de aplicaciones, que van desde el análisis de la materia densa caliente hasta la captación de imágenes médicas ultrarrápidas y en alta resolución. Los haces de electrones de NOVELXSOURCE se aceleraron hasta energías del orden de 2 GeV, lo cual es un nuevo récord europeo. Estos electrones de alta energía permitieron obtener imágenes con una alta resolución sin precedentes de muestras biológicas de gran tamaño.