Espuma de Prata e Lasers de Alta Potência Criam o Raio X mais Brilhante do Mundo
Um detetor de raios X no National Ignition Facility foi utilizado para medir o espetro de energia e a intensidade das explosões de raios X criadas nas experiências. Laboratório Nacional Lawrence Livermore
Uma inovação pioneira do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) combinou lasers de alta potência com uma espuma metálica prateada ultraleve para criar a fonte de raios X mais brilhante alguma vez registada, com o dobro da intensidade de tudo o que foi conseguido anteriormente.
Aplicações dos raios X ultra-brilhantes
Embora os raios X ultra-brilhantes possam não ser úteis na vida quotidiana, desempenham um papel crucial na investigação avançada. As aplicações incluem o estudo da estrutura a nível atómico dos materiais, a observação de reacções químicas em tempo real, a obtenção de imagens detalhadas de amostras biológicas e a análise de moléculas complexas.
Estes raios X excecionalmente brilhantes são particularmente importantes em instalações como o LLNL, que lidera a investigação de ponta sobre fusão nuclear. Para além da exploração científica, estes estudos têm aplicações práticas, como o desenvolvimento de reactores de fusão e a garantia da segurança e fiabilidade do arsenal de armas nucleares dos Estados Unidos.
A principal vantagem destes raios X reside na sua resolução extremamente elevada, o que os torna ideais para examinar materiais altamente densos, como os plasmas gerados durante a fusão por confinamento inercial, em que feixes de laser de alta energia bombardeiam pastilhas de deutério e trítio. Curiosamente, os investigadores da National Ignition Facility (NIF) utilizam os mesmos super-lasers concebidos para a investigação da fusão para produzir esta nova luz de raios X ultra-brilhante.
Uma nova abordagem à geração de raios X
Tradicionalmente, os raios X, como os utilizados nos consultórios dentários, são gerados através do bombardeamento de um alvo metálico com um feixe de electrões. No entanto, este novo sistema substitui o feixe de electrões por um laser e utiliza um alvo metálico especial feito de espuma de prata.
Os investigadores criam esta espuma, moldando-a em cilindros de 4 mm de largura, utilizando nanofios de prata suspensos num molde especial. Depois de passar por um processo de secagem supercrítica para remover a solução, o resultado é uma espuma metálica com apenas um milésimo da densidade da prata normal – aproximadamente a mesma densidade do ar.
Porquê usar prata “fofa”?
A estrutura altamente porosa da espuma de prata permite que o calor flua muito mais rapidamente através dela. Como resultado, todo o cilindro pode aquecer uniformemente em apenas 1,5 bilionésimos de segundo.
O resultado é uma fonte de raios X com uma energia superior a 20.000 electrões-volt. Embora isto possa parecer pequeno numa escala quotidiana, é extremamente significativo no domínio da física nuclear.
O novo raio-X ultra-brilhante utiliza lasers de fusão e uma espuma de prata metálica. Laboratório Nacional Lawrence Livermore
De acordo com os investigadores do LLNL, esta nova tecnologia de raios X não só aprofundará a nossa compreensão dos processos de fusão, como também permitirá o estudo dos plasmas metálicos quentes e brilhantes produzidos, que existem longe do equilíbrio térmico.
Estes resultados significam que temos de repensar os nossos pressupostos sobre o transporte de calor e a forma como o calculamos nestes plasmas metálicos específicos, disse Jeff Colvin, um cientista do LLNL.
Leia o Artigo Original: New Atlas
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