1. Falta de medios de ganancia adecuados:
* Inversión de la población: Crear una inversión de población, donde más átomos están en un estado excitado que el estado fundamental, es crucial para la emisión estimulada. En las energías de rayos X, los estados excitados son muy de corta duración, lo que hace que sea extremadamente difícil lograr y mantener una inversión de población significativa.
* Niveles de energía: Las transiciones de rayos X implican transiciones entre electrones centrales, que tienen niveles de energía muy unidos. Esto significa que la energía requerida para excitar estos electrones es muy alta, y la diferencia de energía entre los niveles también es grande. Encontrar materiales con niveles de energía apropiados para láseres de rayos X es difícil.
2. Dificultades con las caries:
* Cavidades ópticas: Las cavidades ópticas convencionales utilizadas para los láseres dependen de los espejos para reflejar los fotones de un lado a otro, amplificando la luz. Sin embargo, los rayos X interactúan muy débilmente con la materia. Encontrar materiales que puedan reflejar efectivamente las radiografías y crear una cavidad resonante es extremadamente desafiante.
* Difracción: La longitud de onda de los rayos X es mucho más corta que la luz visible, lo que lleva a efectos significativos de difracción. Esto hace que sea difícil confinar y enfocar las radiografías dentro de una cavidad.
3. Longitud de coherencia corta:
* coherencia: Los fotones de rayos X se emiten con longitudes de coherencia muy cortas, lo que significa que tienen un rango limitado de longitudes de onda y no se sincronizan a largas distancias. Esto limita la coherencia general de la salida del láser de rayos X.
4. Requisitos de alta energía:
* Excitación: Bombear un medio de ganancia para lograr la inversión de la población en el régimen de rayos X requiere fuentes de energía extremadamente alta, a menudo en forma de láseres o sincrotrones poderosos. Estas fuentes mismas son complejas y costosas de operar.
5. Complejidad de la óptica de rayos X:
* Enfoque y manipulación: La manipulación de vigas de rayos X requiere ópticas especializadas, como múltiples capas y cristales de Bragg, que pueden ser difíciles de fabricar y alinear.
A pesar de estos desafíos, se están haciendo un progreso significativo en la investigación láser de rayos X:
* láser de electrones gratis (fels): Los fels utilizan electrones relativistas en un wiggler para generar radiación coherente de rayos X. Son fuentes poderosas de radiografías, aunque son instalaciones a gran escala y complejas.
* Generación armónica alta (HHG): Esta técnica implica enfocar pulsos láser intensos en un gas, produciendo armónicos de alto orden que pueden alcanzar el régimen de rayos X. Si bien no es tan poderoso como los felses, las fuentes de HHG se están volviendo más compactas y eficientes.
Si bien lograr una acción láser tradicional en longitudes de onda de rayos X sigue siendo un desafío formidable, estos enfoques alternativos están abriendo posibilidades emocionantes para explorar nuevas fronteras en la ciencia y la tecnología de rayos X.
