"Uma equipa de investigadores do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN) do Instituto Superior Técnico (IST), em colaboração com cientistas da Universidade da Califórnia, em Los Angeles (UCLA), demonstrou computacionalmente uma técnica inovadora que permite ajustar com precisão muito elevada algumas das propriedades mais importantes dos feixes de electrões dos aceleradores de plasma e assim optimizar a geração de raios-x com recurso a estes feixes.
A equipa, cujo lado português integrava Jorge Vieira, Samuel Martins, Vishwa Pathak, Ricardo Fonseca, e Luís Silva, publicou esta semana um artigo na prestigiada revista científica «Physical Review Letters» – este trabalho representa um passo em frente na utilização deste conceito de aceleração para a geração de raios-x, com potencial impacto na imagiologia de sistemas biológicos e nas aplicações médicas."
A propagação de impulsos de luz ou feixes de partículas muito intensos num gás podem levar à formação de ondas de plasma com dimensões de apenas alguns micrómetros (milionésima parte do centímetro), da dimensão do diâmetro de um cabelo. Tal como os surfistas nas ondas do mar, também os electrões podem apanhar as ondas de plasma, e acelerar até velocidades próximas do limite máximo previsto por Albert Einstein, a velocidade da luz. As forças que actuam sobre os electrões num plasma são extremamente violentas, e poderão, no futuro, permitir reduzir o tamanho dos aceleradores de partículas. O principal desafio para a utilização desta tecnologia de ponta em experiências, consiste no ajuste muito preciso das propriedades dos feixes de electrões acelerados.
Investigadores do IST pretenderam dar uma nova resposta a esta questão, mediante a utilização de campos magnéticos aplicados sobre a região do plasma onde se pretendem desencadear os complexos mecanismos de aceleração. De acordo com Jorge Vieira, o primeiro autor deste trabalho,"a investigação mostra que é possível manipular com muita precisão os processos de aceleração de electrões em plasmas com recurso a campos magnéticos, devidamente desenhados".
Os aceleradores de partículas desempenham um papel determinante na investigação das propriedades fundamentais da matéria, tendo sido também importantes no desenvolvimento dos pilares da energia nuclear, e em tecnologias do quotidiano em diferentes terapias e nos raios-x médicos.
A investigação e desenvolvimento de novas técnicas de aceleração assume assim um papel crítico para o progresso científico e industrial. Segundo Luís Silva, coordenador da equipa de investigação, "o trabalho abre novas perspectivas para a utilização desta tecnologia permitindo um controlo adicional sobre as propriedades dos aceleradores a plasma”.
Recorrendo a modelos teóricos, e a simulações computacionais de alta performance em alguns dos maiores supercomputadores do mundo, este trabalho mostra que, recorrendo a um campo magnético externo de determinadas características, é possível controlar de forma muito precisa as propriedades dos feixes de electrões acelerados em plasmas e moldar essas propriedades para a produção de raios-x.
Investigadores do IST pretenderam dar uma nova resposta a esta questão, mediante a utilização de campos magnéticos aplicados sobre a região do plasma onde se pretendem desencadear os complexos mecanismos de aceleração. De acordo com Jorge Vieira, o primeiro autor deste trabalho,"a investigação mostra que é possível manipular com muita precisão os processos de aceleração de electrões em plasmas com recurso a campos magnéticos, devidamente desenhados".
Os aceleradores de partículas desempenham um papel determinante na investigação das propriedades fundamentais da matéria, tendo sido também importantes no desenvolvimento dos pilares da energia nuclear, e em tecnologias do quotidiano em diferentes terapias e nos raios-x médicos.
A investigação e desenvolvimento de novas técnicas de aceleração assume assim um papel crítico para o progresso científico e industrial. Segundo Luís Silva, coordenador da equipa de investigação, "o trabalho abre novas perspectivas para a utilização desta tecnologia permitindo um controlo adicional sobre as propriedades dos aceleradores a plasma”.
Recorrendo a modelos teóricos, e a simulações computacionais de alta performance em alguns dos maiores supercomputadores do mundo, este trabalho mostra que, recorrendo a um campo magnético externo de determinadas características, é possível controlar de forma muito precisa as propriedades dos feixes de electrões acelerados em plasmas e moldar essas propriedades para a produção de raios-x.
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