Pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, em colaboração com a empresa Tau Systems do Texas, alcançaram pela primeira vez uma operação estável de um laser de elétrons livres impulsionado por um acelerador de plasma a laser por mais de oito horas. Este feito, publicado na revista *Physical Review Accelerators and Beams* e liderado pela equipe de Finn Kohrell, marca um passo importante para a aplicação prática da tecnologia de aceleradores de plasma a laser.

Os lasers de elétrons livres são capazes de gerar pulsos de luz coerente intensa, desde o ultravioleta até a faixa de raios-X, sendo amplamente utilizados na detecção de matéria em escala atômica e no estudo de processos ultrarrápidos. No entanto, as instalações tradicionais são de grande escala; por exemplo, o Laser Europeu de Elétrons Livres de Raios-X requer um acelerador de 3,4 quilômetros de comprimento, o que limita sua adoção generalizada.

Os aceleradores de plasma a laser geram campos elétricos poderosos em um plasma através de pulsos de laser intensos, capazes de acelerar elétrons a velocidades próximas à da luz em distâncias de apenas alguns centímetros, oferecendo um novo caminho para fontes de luz compactas. No entanto, anteriormente, essa tecnologia era afetada por flutuações nos parâmetros do laser, dificultando a manutenção de uma operação estável de longo prazo.

A equipe de pesquisa integrou cinco sistemas de estabilização ativa na linha de feixe do ondulador de 100 terawatts do centro BELLA do Laboratório Berkeley, corrigindo em tempo real a posição do foco do laser, a energia do pulso e sua duração. Eles também empregaram um feixe "fantasma" de baixa potência para monitorar flutuações sutis no feixe principal.

Com essas melhorias, o acelerador de plasma a laser forneceu um feixe de elétrons estável de 100 MeV a uma taxa de 1.000 pulsos por segundo por mais de 10 horas, permitindo que o laser de elétrons livres operasse continuamente por mais de oito horas em um comprimento de onda de 420 nanômetros. Com base nos dados existentes, a equipe planeja otimizar ainda mais o sistema de controle, visando operar a 500 MeV e encurtar o comprimento de onda de saída para a faixa de 20 a 30 nanômetros.

Este avanço estabelece as bases para o desenvolvimento de fontes de luz coerente ultravioleta e de raios-X compactas e econômicas, com potencial para impulsionar uma aplicação mais ampla dos aceleradores de plasma a laser em pesquisa científica e indústria.

Detalhes da publicação: Autor: Sam Jarman, Phys.org; Título: "Laser-plasma accelerator drives free-electron laser for record 8 hours"; Publicado em: *Physical Review Accelerators and Beams* (2026); Informações da revista: Physical Review Accelerators and Beams