Las fuentes de luz de sincrotrón podrían generar haces de rayos X

Un estudio nuevo demuestra cómo la superposición de dos haces de vórtices ópticos puede producir luz estructurada en forma de un rayo vectorial.

Investigadores de la Universidad de Hiroshima (Japón), los Institutos Nacionales Japoneses de Ciencias Naturales (Sokendai; Okazaki, Japón) y otras instituciones, han desarrollado una nueva técnica para generar luz estructurada con el fin de usar en áreas de investigación que solo han sido accesibles hasta ahora con radiación de sincrotrón, como la espectroscopia de absorción de rayos X y la cristalografía de rayos X. El método se basa en la producción de luz polarizada circularmente desde dos fuentes de luz polarizadas linealmente, cuyas direcciones de polarización son ortogonales entre sí.

El método actual implica dos haces de vórtice generados al superponer la radiación armónica en dos onduladores helicoidales posicionados en tándem. Como ambos haces ópticos de vórtice contienen un punto de intensidad cero, forman una luz estructurada en fase espiral, que se puede utilizar en una gran cantidad de dispositivos médicos y de otro tipo, como escáneres tridimensionales (3D), fotografía y microscopios. En el futuro, según los investigadores, el método se podría aplicar a los espectros de longitud de onda de rayos X, tales como la difracción de rayos X, la dispersión y la espectroscopía de absorción/emisión. El estudio fue publicado el 1 de julio de 2018 en la revista Applied Physics Letters.

"Hemos demostrado la generación del rayo vectorial usando radiación de sincrotrón. El próximo paso de esta investigación es demostrar la generación de haces de vectores de otros tipos, por ejemplo, haces radialmente polarizados", dijo el autor principal, el profesor Masahiro Katoh, PhD, del Instituto Sokendai de Ciencia Molecular. "Nuestro objetivo final es controlar todas las propiedades ópticas de la radiación de sincrotrón, como la longitud de onda, la coherencia, las estructuras espaciales y temporales, etc. Este trabajo ha abierto una forma de generar rayos vectoriales de rayos X".

La radiación de sincrotrón es una radiación electromagnética emitida cuando las partículas cargadas están sujetas a una aceleración perpendicular a su velocidad. Esto se puede lograr utilizando imanes de flexión, onduladores y/o contorneadores. Si la partícula es no relativista, la emisión se denomina emisión de ciclotrón. Si, por otro lado, las partículas son relativistas, la emisión se llama emisión de sincrotrón. La radiación de sincrotrón producida de esta manera tiene una polarización característica, y las frecuencias generadas pueden variar en todo el espectro electromagnético.

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Universidad de Hiroshima
Institutos Nacionales Japoneses de Ciencias Naturales