Pesquisadores do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf filmaram átomos de cobre perdendo e recuperando elétrons em femtossegundos usando lasers duplos. O experimento cria plasma superaquecido que mimetiza condições cósmicas extremas. As descobertas podem promover a pesquisa em fusão a laser.
Cientistas utilizaram dois lasers avançados na estação HED-HiBEF do European XFEL em Schenefeld, próximo a Hamburgo, para observar a formação de plasma. Um pulso de laser óptico intenso do sistema ReLaX atingiu um fio fino de cobre, vaporizando-o em um plasma que atingiu milhões de graus. Um laser de elétrons livres de raios X subsequente capturou o processo em instantes, rastreando íons Cu²²⁺ altamente carregados por meio de absorção ressonante em 8,2 quiloelétron-volts, conforme detalhado na Nature Communications publicada em 2026. A densidade de energia atingiu 250 trilhões de megawatts por centímetro quadrado em pulsos de femtossegundos de 25 a 30 de duração. O Dr. Lingen Huang, chefe de experimentação na Divisão de Alta Densidade de Energia do HZDR, explicou: 'Estas são exatamente as condições proporcionadas pelos dois lasers que possuem durações de pulso de apenas 25 e 30 femtossegundos -- isto é, trilionésimos de segundo.' As medições mostraram os íons Cu²²⁺ atingindo o pico após 2,5 picossegundos antes de se recombinarem em 10 picossegundos. O Prof. Tom Cowan, ex-diretor do Instituto de Física de Radiação do HZDR, observou: 'Ninguém jamais observou esse tipo de ionização com tanta precisão antes.' Simulações computacionais revelaram ondas de elétrons impulsionando mais ionização à medida que elétrons liberados expulsavam outros de átomos vizinhos. O Dr. Ulf Zastrau, responsável pela estação HED-HiBEF, afirmou: 'Este experimento demonstra o quão poderosos são nossos lasers e abre caminho para futuras instalações de fusão a laser.' O trabalho refina simulações para plasmas aquecidos a laser, essenciais para reatores de fusão.