Cientistas da Universidade de Stanford desenvolvem o laser de raios X mais potente do mundo: 10.000 vezes mais brilhante

Este super laser, desenvolvido pelo SLAC National Accelerator Laboratory, operado pela Universidade de Stanford, está a causar grande agitação: Com uma potência 10.000 vezes mais brilhante do que a do recordista anterior e até um milhão de impulsos por segundo, pode tornar visíveis fenómenos que antes pareciam inatingíveis.

Mas o que é que isso significa em termos concretos? Graças à sua incrível precisão, os cientistas podem utilizar o novo laser de raios X para observar movimentos moleculares e atómicos em tempo real.

As reações químicas, os processos biológicos e até as alterações nos materiais tornam-se visíveis a um nível completamente novo. O que é particularmente excitante é o facto de este laser poder também captar imagens de reações que ocorrem em escalas de tempo extremamente curtas - em fracções de segundo que são impensáveis a olho nu.

Um salto quântico para a investigação

A chave deste sucesso é a última versão do Linac Coherent Light Source (LCLS-II), que funciona agora com um acelerador supercondutor. O coração deste sistema são 37 módulos criogénicos que são arrefecidos a uns incríveis -271 graus Celsius para acelerar os eletrões sem quase nenhuma perda de energia.

Esta atualização catapulta o laser de raios X para dimensões de investigação completamente novas. O aumento da frequência de impulsos e da luminosidade abre inúmeras possibilidades, como o estudo de materiais quânticos, o desenvolvimento de tecnologias eficientes em termos energéticos e até avanços na medicina. Os cientistas podem seguir processos em tempo real, revolucionando a investigação básica ao nível atómico.

Novas perspetivas para a química e a biologia

Com o novo laser, os cientistas podem agora seguir reações químicas e biológicas numa escala de tempo que era anteriormente inatingível. Particularmente excitantes são os conhecimentos sobre processos químicos ao nível do attosegundo, a velocidade a que os eletrões se movem.

Estas novas descobertas poderão ajudar-nos a desenvolver processos mais eficientes para a produção de energia renovável, fertilizantes e mesmo para a redução dos gases com efeito de estufa. A biologia também beneficia enormemente das novas capacidades do laser. O LCLS-II pode tornar processos como a fotossíntese - a forma como as plantas convertem a luz solar em energia - visíveis a nível molecular. Este facto poderá alterar fundamentalmente a nossa compreensão dos processos biológicos.

Ciência dos materiais e filmes moleculares

Mas não são apenas a biologia e a química que beneficiam do laser. A ciência dos materiais também está a enfrentar uma revolução. Com a capacidade de examinar a estrutura interna dos materiais até ao nível atómico e molecular, os investigadores poderão ser capazes de desenvolver materiais completamente novos. Isto afeta particularmente a eletrónica, o armazenamento de energia e até a indústria aeroespacial.

Uma aplicação particularmente entusiasmante do laser são os chamados “filmes moleculares”. Estes permitem observar minúsculos processos biológicos e químicos em movimento - como se fossem um filme a nível molecular. Assim, poderá ver ao vivo como as proteínas trabalham ou como ocorrem as reações químicas. Estes filmes podem abrir novas portas na ciência e mudar fundamentalmente a nossa compreensão da natureza.

O próximo passo: ainda mais potência

Mas não é tudo: o Departamento de Energia dos EUA já deu luz verde a um novo melhoramento do LCLS-II. Esta nova extensão de alta energia permitirá aos cientistas obter conhecimentos ainda mais profundos sobre os processos atómicos. O objetivo é aumentar ainda mais a precisão e abordar projetos de investigação ainda mais complexos - por exemplo, no domínio da física quântica e do armazenamento de energia.

Em suma, o novo laser de raios X é uma verdadeira sensação para a ciência e irá certamente permitir numerosas descobertas nos próximos anos. Da investigação quântica à biologia: este laser traz luz à escuridão - literalmente!