Portugueses criam o feixe de raios gama mais brilhante do mundo

Descoberta abre novas perspectivas em aplicações na medicina

Nuno Lemos e João Mendanha Dias utilizaram o laser mais intenso do mundo para criar o feixe de raios gama mais brilhante jamais produzido em laboratório. O feito abre novas perspectivas em aplicações na medicina como o tratamento do cancro e a imagiologia médica. A equipe do Instituto de Plasmas e Fusão Nucelar (IPFN) do Instituto Superior Técnico (IST), explica que fez este trabalho numa colaboração com a Universidade de Strathclyde e o Laboratório Rutherford Appleton, Reino Unido. Os resultados foram publicados esta semana na revista Nature Physics “Nunca ninguém tinha proposto uma experiencia para produzir raios gama”, afirmam.

A fonte de raios gama criada tem um brilho mais de mil biliões de vezes superior ao emitido pelo Sol. As características únicas, como a elevada coerência espacial, alto brilho e duração ultra-curta, podem abrir novos caminhos em várias aplicações tão diversas como biologia, ciências dos materiais, física nuclear, segurança ambiental e medicina.

Próximos passos

Existem dois tipos de abordagem para o futuro desta investigação, como a produção de “raios gama ainda mais energéticos para o estudo de reacções nucleares”, uma aplicação mais fundamental no plano da investigação científica, referem Nuno Lemos e João Mendanha Dias.

Outra abordagem passa por “desenvolver as características desta fonte como um género de laser de raios gama”, onde poderá ser aplicado em várias áreas como, por exemplo, o tratamento do cancro, imagiologia médica, produção de isótopos para PET (Tomografia de Emissão de Positrões), e monitorização da integridade de resíduos radioactivos.

Segundo os cientistas, “este trabalho, ao demonstrar a geração de radiação gama através aceleradores laser-plasma compactos e comparativamente de baixo custo abre a possibilidade à proliferação a este tipo de aplicações até agora muito restrito.











Aceleradores laser-plasma

As fontes de raios gama ultra-brilhantes permitem sondar matéria densa como por exemplo verificar a integridade de resíduos nucleares armazenados. Para além disso a característica ultra-curta na sua duração permite o estudo de fenómenos ultra rápidos da estrutura da matéria à escala nuclear.

O princípio utilizado para criar o feixe de raios gama baseia-se no conceito de aceleradores laser-plasma, técnica em que a equipa portuguesa trabalha há vários anos. "Na natureza, se acelerarmos partículas carregadas, como os electrões, estas emitem radiação. Nesta experiência, os electrões são capturados numa cavidade de iões deixada pelo rasto de um impulso laser muito intenso a propagar-se num plasma (gás ionizado). Aqui, são acelerados até altas energias, atingindo velocidades próximas da luz", explicam os investigadores do IPFN.

Após serem acelerados nesta cavidade, alcançam o impulso laser obtendo ainda mais energia ao interagir com este, começando a oscilar fortemente. "Este forte movimento oscilatório de electrões altamente energéticos permite-nos aumentar a energia da radiação emitida até ao nível dos raios gama", continuam.

Este tipo de aceleradores, denominados aceleradores laser-plasma, baseia-se em impulsos laser de alta potência que se propagam num plasma, conseguindo acelerar partículas carregadas até energias muito altas num espaço muito curto. "Graças a isto, é possível reduzir os aceleradores convencionais com mais de 100 metros de comprimento para uma dimensão que cabe na palma da mão", concluem.

Revista Nature Physics