El láser masivo de 10 petavatios puede vaporizar la materia

Un láser de una décima parte de la potencia del sol en la Tierra debutó oficialmente en marzo cuando investigadores en Rumania realizaron la primera prueba exitosa a 10 petavatios (PW). El láser es uno de los tres de un proyecto internacional en Europa conocido como Extreme Light Infrastructure. Hasta la fecha, es el láser más poderoso jamás construido y es la potencia más concentrada del planeta.

Es difícil exagerar la enormidad de 10PW, que equivale a 10 millones de billones de vatios. Hace solo unos años este sitio se refería a un simple Láser 1PW como Estrella de la Muerte. El nuevo es 10 veces más fuerte. Como punto de comparación, los punteros láser vendidos en los EE. UU. Están limitados a un máximo de 0.005 vatios por seguridad.



Orígenes de un láser de 10PW

El láser en cuestión es parte del Proyecto de Infraestructura Ligera Extrema (ELI), un esfuerzo iniciado por científicos en Europa a mediados de la década de 2000 y dirigido por el científico francés y ganador del Premio Nobel Gérard Mourou. El propósito del proyecto es promover no solo la infraestructura de investigación láser sino también la ciencia aplicada.



El programa recibió financiación de la Comisión Europea y, en unos pocos años, se eligieron tres países para albergar tres nuevos láseres: Rumania, Hungría y la República Checa. En la actualidad, el proyecto ha recibido más de 850 millones de euros, en su mayoría del Fondo Europeo de Desarrollo Regional.

El láser de 10PW vive en un laboratorio recién construido llamado Infraestructura ligera extrema - Física nuclear instalación (ELI-NP) en una ciudad llamada Măgurele, no lejos de la capital Bucarest. ELI-NP se dedica al estudio de la física fotonuclear y sus aplicaciones. Los otros dos laboratorios se conocen como ELI-Beamlines en la República Checa, enfocados en fuentes secundarias de radiación y partículas de pulso corto, y ELI-ALPS o Fuente de pulso de luz de attosegundos en Hungría.



Laboratorio ELI-NP. Crédito: ELI

¿Qué se hace con un láser de 10PW?

Con 10PW de potencia, los científicos pueden literalmente vaporizar la materia, abriendo posibles nuevos conocimientos sobre lo que sucede durante una supernova. Ese es solo un ejemplo, aunque bastante épico. Ese tipo de poder en un láser también hace posible estudiar cómo se forman los metales pesados.

En términos de investigación más práctica, ELI-NP trabajará en el avance de la investigación médica en la terapia del cáncer de protones, así como en la búsqueda de nuevas formas de manejar los desechos radiactivos. También podría ayudar a crear nuevas formas de encontrar y caracterizar material nuclear, permitiendo a los equipos de seguridad escanear, por ejemplo, los contenedores de envío entrantes en busca de contenido peligroso e ilegal. La fase de investigación oficial del proyecto está programada para comenzar a principios de 2020.



El poder de los láseres ha aumentado tanto en las últimas décadas que 'las leyes de la interacción luz-materia cambian fundamentalmente debido al dominio de los efectos relativistas en la dinámica de las partículas cargadas bajo la influencia de la luz láser'. según ELI. A partir de este cambio fundamental, los científicos pueden desarrollar nuevas formas de generar rayos X, rayos gamma y partículas altamente energéticas. Estos nuevos métodos, a su vez, abren nuevas formas de cómo se pueden utilizar en diferentes campos científicos, ya sea en la investigación médica o en las ciencias de los materiales.

Sala de láser ELI-NP. Crédito: ELI-NP

¿Qué aspecto tiene un 10PW?

Por mucho que a cualquiera le gustaría imaginarse una antena parabólica gigante disparando un rayo desde su centro (ejem, Estrella de la Muerte), la realidad de incluso un láser de 10PW es un poco más mundana. El láser en sí está dentro de una cámara y, por supuesto, los científicos que lo ejecutan están detrás de una computadora.

Para que el láser tenga potencia y precisión, se basa en dos sistemas que trabajan juntos. Uno se llama Sistema láser de alta potencia, que a su vez consta de dos brazos láser. Son los que emiten los pulsos láser. La segunda pieza es el sistema de transporte de haz láser, que dirige los pulsos a donde deben ir con precisión micrométrica. Este segundo componente no es un láser en absoluto, sino más bien 'espejos ajustables de apertura de un metro de grande instalados en un sistema de vacío de tuberías y cerramientos', según información de ELI-NP. Todo el sistema requiere un entorno que esté altamente controlado en la calidad del aire y la vibración, por lo que, como mínimo, imagine una sala limpia, en el sentido científico.

Si pudiéramos mirar dentro de la cámara protectora mientras el láser está funcionando, el rayo sería visible para el ojo humano y se iluminaría en rojo, aunque está hacia el límite de radiación infrarroja, según el Dr. Nicolae Zamfir, director del proyecto en ELI-NP. Una alta energía bomba láser también sería visible a simple vista, apareciendo verde.

El Dr. Zamfir también explicó el tamaño del rayo láser, aproximadamente 60 cm o un poco menos de dos pies de diámetro, y el área que puede apuntar: “El rayo se enfoca en mm2 solo en la interacción (cámara)”, agregó.

El futuro de la tecnología láser

Si todo sale según lo planeado, el láser de 10PW en ELI-NP se volverá aún más fuerte. Según optics.org (así como un anuncio de trabajo para un ingeniero en ELI-NP - se requiere una simple licenciatura),dos láseres de 10PW se combinarán para 'entregar intensidades láser enfocadas de hasta 1023 vatios por centímetro cuadrado, a una longitud de onda de 820 nanómetros y longitudes de pulso de 25 femtosegundos '. La fuerza actual es 1015.

Además de los tres sitios en Rumania, Hungría y Chequia, ELI está planeando una cuarta instalación y un láser, con su ubicación por determinar. Se espera que ese sea un orden de magnitud más fuerte que el de Rumania.

Ahora lee:

Crédito de la imagen superior: Getty Images

Copyright © Todos Los Derechos Reservados | 2007es.com