Por A criação de um laser de raios gama pode parecer fictícia ou muito longe de acontecer, mas teria uma importância surpreendente. Nesse caso, essa simples ferramenta seria o primeiro passo para viabilizar e fazer acontecer as viagens intergalácticas.
O desejo dos cientistas é esse desde a criação da tecnologia laser em 1960, desenvolvendo um possível laser de raios gama que poderia unir os princípios da amplificação da luz por emissão estimulada de radiação (conhecida como “LASER” em inglês). Isso aconteceria com as diversas formas de radiação eletromagnética de alta energia.
A concepção de um “laser definitivo” se fortaleceu oficialmente na década de 1950, quando o engenheiro aeroespacial Eugen Sänger propôs que, se toda a matéria pudesse ser transformada em fótons, essas partículas de luz poderiam ser uma fonte de energia para impulsionar naves espaciais a velocidades intergalácticas.
Apesar da criação, em 1980, do pulso chirped, que gerou lasers de alta potência e ultracurtos, a tecnologia para um laser que emita radiação na faixa dos raios gama continuou sendo um conceito fictício.
Isso se deve à dificuldade de obter ondas de luz “coerentes” em energias de fóton mais altas, como as dos raios gama.
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O que são raios gama?
Raios gama são um tipo de radiação eletromagnética de alta energia, muito mais energética do que a luz visível e os raios X. Eles ocorrem em processos extremamente energéticos no núcleo dos átomos. Por exemplo, a desintegração de elementos radioativos ou em eventos astrofísicos como explosões de supernovas e colisões de estrelas de nêutrons.
Esses modelos têm comprimentos de onda muito curtos e, por isso, podem penetrar na matéria com facilidade, o que os torna tanto perigosos quanto úteis.
Na medicina, por exemplo, eles são usados em tratamentos de radioterapia para matar células cancerígenas. No entanto, devido à sua alta energia, a exposição descontrolada a raios gama pode causar sérios danos ao tecido biológico.
A detecção de raios gama no espaço também ajuda os cientistas a estudar fenômenos cósmicos extremos, contribuindo para o entendimento de eventos como buracos negros e explosões de raios gama (GRBs), que são as explosões mais poderosas conhecidas no universo.
Aprendendo a produzir raios gama
Para contornar essas limitações, até agora insuperáveis, a Fundação Nacional de Ciência dos EUA (NSF) financiou um projeto da Universidade de Rochester e do centro de pesquisa de laser tcheco ELI Beamlines.
Ele é responsável por investigar as características de coerência da radiação produzida quando feixes densos de elétrons colidem com um intenso campo de laser, de acordo com um comunicado.
O propósito da investigação é compreender como gerar, na prática, raios gama coerentes, e utilizar a nova tecnologia em pesquisas.
Além disso, visa aplicar também em criações inovadoras como a produção de antimatéria e a análise de processos nucleares. Posteriormente, ajudará na obtenção de imagens através de objetos ou materiais compactos, como recipientes de transporte, por exemplo.
Segundo Antonino Di Piazza, professor de física da Universidade de Rochester, a possibilidade de gerar um laser de raios gama coerentes representaria uma verdadeira revolução na área científica, possibilitando a criação de novas fontes de luz.
Ele compara esse avanço à importância das descobertas das fontes de luz visível e raios X, que transformaram nossa compreensão do mundo atômico.
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Como criar um laser de raios gama?
Os raios gama, originados de eventos como explosões de supernovas ou pulsos de radiação de pulsares, estrelas de nêutrons altamente magnetizadas, viajam pelo espaço à velocidade da luz.
Com comprimentos de onda extremamente pequenos, conseguem atravessar os espaços entre os átomos de um detector.
Segundo Di Piazza, o primeiro passo para desenvolver um laser de elétrons livres de raios gama é demonstrar a viabilidade científica antes de construir o dispositivo.
Embora não sejam os pioneiros nessa tentativa, a equipe se destaca pelo uso da teoria quântica, conhecida como eletrodinâmica quântica.
Nos laboratórios, teorias complexas se combinarão com experimentos de alta tecnologia para estudar a interação entre elétrons em movimento rápido e o laser, resultando na emissão de luz de alta energia.
Inicialmente, a observação terá foco na emissão de luz por um ou dois elétrons. Contudo, irá progredir para cenários mais complexos com múltiplos elétrons. Assim, acabará gerando a produção de um laser de raios gama coerentes. Dessa forma, seguirá a inspiração do trabalho de colegas que desenvolveram raios X coerentes.
