sinar laser memiliki karakteristik tertentu,
Menjajaki struktur dalam atom, molekul, dan zat padat memerlukan
peran sinar-X. Energi dan panjang gelombang cahaya sinar-X sangat sesuai
untuk mengamati sifat spin elektronik, rincian kimia, dan interaksi, di
mana tidak ada jenis cahaya lain dapat mencapainya. Untuk alasan ini,
ada banyak kepentingan dalam mengembangkan laser sinar-X (X-ray laser). Sementara kita telah berhasil mengubah beberapa akselerator partikel menjadi laser elektron bebas X-ray (free electron X-ray laser), perangkat laser sinar-x portabel akan membuat pencitraan canggih jauh lebih mudah didekati.
Sekarang, para peneliti telah
mengembangkan perangkat yang berawal dari laser inframerah dan
mengubahnya menjadi sinar dengan intensitas foton lebih tinggi.
Perangkat baru ini tidak sama dengan laser, dimana memancarkan seluruh
spektrum yang luas dari panjang gelombang. Namun, cahaya yang dihasilkan
adalah koheren, dan yang paling penting, ia meluas menjadi sinar-X
tanpa memerlukan akselerator partikel.
Hal ini sebagaimana dijelaskan dalam makalah yang diterbitkan oleh majalah Science
edisi Mei 2012 yang ditulis oleh Tenio Popmintchev dkk. Dalam makalah
itu pulsa pendek dari laser inframerah diarahkan ke atom gas yang berada
dalam tekanan tinggi. Interaksi yang kompleks antara foton inframerah
dan elektron dalam atom-atom yang menghasilkan spektrum yang luas dari
cahaya, mulai dari ultraviolet hingga sinar-X. Cahaya yang dipancarkan
adalah koheren, yang berarti foton merambat bersama-sama secara
berkorelasi, dalam bentuk pulsa sangat singkat dari cahaya dengan
intensitas tinggi.
Para peneliti menggunakan teknik dikenal sebagai pembangkitan harmonik tingkat tinggi (High-Harmonic Generation/HHG).
Kondisi ini serupa dengan cicitan nyaring dari dawai dalam sebuah alat
musik yang terkadang menyertai nada yang lebih rendah. Perbedaannya
adalah bahwa sementara alat musik dapat menghasilkan lusinan nada
harmonik, HHG oleh tekanan gas dapat membuat ribuan harmonik, dan “nada”
adalah frekuensi cahaya. Bahkan, frekuensi begitu banyak dibuat dalam
percobaan ini bahwa mereka muncul menjadi kontinum bukan “nada”
individual yang tajam. Dalam hal ini penulis menyebutnya sebagai sebuah
supercontinuum.
HHG adalah reaksi umum dari atom saat terkena sinar laser ultracepat (ultrafast laser).
Sementara cahaya inframerah tidak cukup energik untuk mengionisasi
atom, medan listrik yang terkait dengan pulsa pendek cahaya memicu
elektron bolak-balik. Saat elektron tenang, foton baru dipancarkan.
Selain itu, elektron berinteraksi langsung dengan aspek gelombang dari
cahaya, sesuatu yang dikenal sebagai gerak bergetar (quiver motion).
Untuk membuat sinar-X cahaya dengan memanfaatkan HHG, para peneliti menggunakan pulsa dalam satuan femtosecond
(10 pangkat minus 15 detik) dari laser inframerah, diarahkan ke sebuah
wadah gas (helium, neon, argon, atau nitrogen). Wadah sendiri adalah Waveguide,
ruang dengan bentuk, dimensi, dan sifat listrik yang membentuk perilaku
dari gelombang cahaya. Geometri Waveguide dan tekanan tinggi dalam gas
bersama-sama menimbulkan HHG itu. Dalam hal ini, para peneliti menemukan
tekanan yang optimal helium sekitar 35 atm; di atas itu, interaksi
atom-atom interaksi memutus koherensi dari cahaya sinar-X yang
dipancarkan.
Dalam makalah di majalah Science ini, para
penulis menunjukkan bahwa cahaya sinar-X yang dihasilkan ini sebenarnya
koheren. Mereka juga sekaligus menyoroti bagaimana temuan fisika skala
waktu pendek ini bisa diwujudkan dalam praktik. Mereka juga membahas
kesulitan membandingkan hasil eksperimen mereka untuk beberapa aspek
dari model teoritis untuk perilaku semacam ini. mereka juga berharap
perangkat keras mereka bekerja akan meningkatkan model yang ada, karena
ini adalah langkah kunci untuk membangun laser sinar-x yang bahkan lebih
energik.
sumber:
arstechnica.com
aktifisika.wordpress.com
altered-states.net
Tidak ada komentar:
Posting Komentar