بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّحْمَنِ اارَّحِيم
الحمد لله رب العالمين, وصلاة والسلام على أشرف المرسلين. أما بعد :
الحمد لله رب العالمين, وصلاة والسلام على أشرف المرسلين. أما بعد :
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
