Carles Serrat, investigador de la UPC de Terrassa ha descubierto la manera de amplificar la intensidad de luz láser de rayos X, en un estudio que permite a los científicos resolver una cuestión estudiada durante más de 20 años: amplificar la luz láser de los rayos X sin tener que recurrir a los sincrotrones.

Carles Serrat, investigador del Grupo de Dinámica no Lineal, Óptica no Lineal y Láseres (DONLL) en el Campus de la UPC en Terrassa, predijo hace unos meses la manera teórica de amplificar la intensidad de luz láser de rayos X a partir de la tecnología de generación de harmónicos de alta frecuencia (HHG, siglas en ingles de High Harmonic Generation).

Experimentación con luz láser más accesible

Su trabajo teórico, Coherent Extreme Ultraviolet Light Amplification by Strong-Field-Enhanced Forward Scattering, publicado en la revista Physical Review Letters fue puesto en práctica  por el grupo de investigación del profesor C. Spielmann, del Helmholtz Institute Jena de Alemania, en un experimento que por primera vez ha conseguido la amplificación paramétrica de los pulsos de rayos X de duración de attosegundos. El artículo Parametric amplification of attosecond pulse trains at 11 nm.  J. Seres, E. Seres, B. Landgraf, B. Ecker, B. Aurand, A. Hoffmann, G. Winkler, S. Namba, T. Kuehl & C. Spielmann define el experimento.

Esta demostración experimental supone un gran paso hacia la generación de pulsos de rayos X de alta energía generados con láser compactos, una tecnología que sería accesible a medio plazo para cualquier laboratorio de centros de investigación y de universidades. Además, permitiría unos grandes ahorros al no tener que recurrir a los sincrotrones, usados en la actualidad para disponer de luz láser de rayos X de alta intensidad pero que suponen grandes y costosas infraestructuras.

Tecnología High Harmonic Generation (HHG)

La luz láser es una luz ordenada que se puede controlar (luz coherente) que permite muchas aplicaciones, como es interactuar con todo tipo de material nanométrico, como el material biológico, o por ejemplo observar y controlar la evolución de los electrones en átomos y moléculas. Para realizar experimentos con rayos X láser que tengan la suficiente intensidad, los científicos recurren en la actualidad a costosos aceleradores lineales de partículas y a los sincrotrones.

La tecnología High Harmonic Generation (HHG) investigada por Carles Serrat durante más de cinco años, consiste en hacer interactuar pulsos muy cortos y muy intensos de luz láser infrarroja con gases. Este método permite a cualquier laboratorio generar pulsos de luz ultravioleta y rayos X, aunque no de la intensidad suficiente requerida para la mayoría de experimentos de microscopía, espectroscopia y control cuántico en laboratorios de tamaño estándar. «La amplificación de la energía para cada pulso de luz láser que se consigue con el método que he formulado no se había obtenido hasta ahora y es suficiente para la mayoría de aplicaciones», explica Carles Serrat quien añade «Si los pulsos se combinan de la manera adecuada, la radiación débil de alta frecuencia se amplifica gracias a la energía que la luz infrarroja transfiere a los electrones del gas”. A partir de este efecto propone un nuevo método para la generación de luz ultravioleta y rayos X, con tecnología HHG de una intensidad para cada pulso suficiente para experimentos.»Ahora, sólo hace falta que algún grupo de investigación o un centro de innovación tecnológica se anime a desarrollar un primer prototipo», concluye Carles Serrat.