Carles Serrat troba un mètode per posar a l’abast d’hospitals i laboratoris raigs X làser d'alta intensitat

Carles SerratActualment els científics, per disposar de llum làser de raigs X d’alta intensitat, han d’utilitzar els acceleradors lineals de partícules i els sincrotrons, grans i costoses infraestructures que no estan a l’abast de tothom. Fa més de 20 anys que els científics busquen la manera d’amplificar la llum làser de raigs X amb el mètode High Harmonic Generation (HHG) per poder posar-la a l’abast de qualsevol laboratori.

 

Carles Serrat, investigador del Grup de Dinàmica no Lineal, Òptica no Lineal i Làsers (DONLL) al Campus de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) a Terrassa, ha trobat la manera d’amplificar la intensitat de llum làser de raigs X amb la tecnologia de generació d’harmònics d’alta freqüència (en anglès, High Harmonic Generation - HHG). Fa més de dues dècades que la comunitat científica internacional investiga la manera d’aconseguir-ho. El treball de Serrat ha de permetre que qualsevol laboratori hospitalari o universitari pugui disposar de les propietats dels raigs X làser d’alta intensitat per realitzar tot tipus d’experiments.

 

El mètode HHD de generació de llum làser

 

La llum làser és una llum ordenada que es pot controlar. Per això se l’anomena llum coherent i ofereix moltes aplicacions. La longitud d’ona de la llum làser de raigs X permet, per exemple, interactuar amb tot tipus de material nanomètric, com ara material biològic, i observar i controlar l’evolució dels electrons en àtoms i molècules. Els acceleradors lineals de partícules i els sincrotrons són grans infraestructures a les quals els científics han d’acudir per poder experimentar amb raigs X làser de la intensitat necessària per a les seves investigacions. Fa més de dues dècades, però, que la comunitat científica internacional investiga les possibilitats que ofereix un altre mètode de generació de raigs X de llum làser, l’anomenat High Harmonic Generation (HHG). Aquesta tecnologia consisteix a fer interactuar polsos de llum làser infraroja molt curts i molt intensos amb gasos. Amb el mètode HHG es poden generar polsos de llum ultraviolada i raigs X en qualsevol laboratori, però no amb la intensitat que exigeixen la majoria d’experiments.

 

Amplificació d’intensitat

 

Carles Serrat ha estat investigant les possibilitats d’amplificació de la llum làser de raigs X amb tecnologia HHG durant prop de cinc anys. Ara, ha trobat el mètode que ha de resoldre el què durant més de vint anys porta de cap a físics de tot el món. Els resultats de la seva recerca són totalment innovadors i han estat publicats a Physical Review Letters, una de les revistes científiques més prestigioses d’àmbit internacional. “Amb el mètode que he formulat s’aconsegueix  una amplificació de l’energia per cada pols de llum làser que no s’havia obtingut mai fins ara i és suficient per a la majoria d’aplicacions”, explica Serrat.

 

L’investigador de la UPC ha estudiat l’efecte de combinar polsos dèbils de llum làser d’alta freqüència amb la llum infraroja intensa dins del procés HHG de generació de raigs X i ha descobert que “si els polsos es combinen de la manera adequada, la radiació dèbil d’alta freqüència s’amplifica gràcies a l’energia que la llum infraroja transfereix als electrons del gas”, explica. A partir d’aquest efecte proposa “un nou mètode per a la generació de llum ultraviolada i raigs X amb tecnologia HHG d’una intensitat per cada pols suficient per a experiments de microscòpia, espectroscòpia i control quàntic en laboratoris de mida estàndard”, afirma l’investigador. “Ara només cal que algun grup de recerca o un centre d’innovació tecnològica s’animi a desenvolupar un primer prototip que comprovi aquesta predicció teòrica”, conclou Serrat, que amb la seva proposta obre la porta al fet que hospitals i qualsevol centre de recerca pugui disposar de tecnologia per generar llum làser de raigs X polsada d’alta intensitat, sense haver d’assumir el cost d’ús dels acceleradors lineals de partícules o els sincrotrons.

 

Imatges en alta resolució de l'investigador Carles Serrat:
 

Accés a l’article de Carles Serrat