El láser más poderoso en los EE. UU. en este momento se está encendiendo para enviar sus primeros pulsos esta semana, lo que permite a los investigadores obtener un nuevo nivel de conocimiento sobre la física del plasma y los aceleradores de partículas. Conocido como el sistema de láser de pulso ultracorto equivalente a Zetawatt (ZEUS), produce un pulso ultracorto y extremadamente potente de solo 25 femtosegundos. Un femtosegundo es una milmillonésima parte de un segundo, o dicho de otro modo, un femtosegundo es a un segundo lo que un segundo es a unos 31,71 millones de años. A medida que aumentan las capacidades del láser, eventualmente podría usarse para estudiar algunos de los fenómenos más exóticos del Universo a escala de laboratorio: piense en la física de un estallido de rayos gamma o un agujero negro.
“ZEUS será el láser de mayor potencia máxima en los EE. UU. y uno de los sistemas láser más potentes del mundo”, dice el astrofísico Karl Krushelnick de la Universidad de Michigan.
Esta etapa inicial requerirá 30 teravatios (30 billones de vatios) de energía, una cantidad impresionante, pero solo un uno por ciento de lo que ZEUS será capaz de hacer. La energía se utilizará para estudiar un nuevo tipo de imágenes de rayos X.
Al enviar pulsos de láser infrarrojo desde ZEUS al gas helio que luego se convierte en plasma, los investigadores quieren crear pulsos de rayos X compactos a partir de haces de electrones altamente excitados. Estos pulsos de rayos X tienen el potencial de usarse como un método muy preciso para obtener imágenes de tejidos blandos. Para fines de 2023, ZEUS debería estar realizando experimentos a gran escala en campos que cubren la física cuántica, la seguridad de los datos, la ciencia de los materiales, la detección remota y el diagnóstico médico, así como el estudio de algunos de los objetos más extremos que existen en el espacio.
“Magnetares, que son estrellas de neutrones con campos magnéticos extremadamente fuertes a su alrededor, y objetos como núcleos galácticos activos rodeados de plasma muy caliente: podemos recrear la microfísica del plasma caliente en campos extremadamente fuertes en el laboratorio”, dice la ingeniera eléctrica e informática Louise Willingale de la Universidad de Michigan.
Un área del láser usa lo que se conoce como geometría de haz en colisión, donde el pulso del láser se divide en dos partes: uno de los pulsos se puede usar para acelerar los electrones en un haz de alta velocidad que luego se puede dirigir para interactuar con el segundo pulso láser. Esto lleva a una simulación un millón de veces más poderosa que la capacidad real que ZEUS puede crear con solo un pulso. Los científicos continúan logrando avances sustanciales en la fabricación de láseres que son más versátiles, más estables y más potentes que nunca, y eso significa que los experimentos se pueden llevar a cabo a escalas cada vez mayores.
El equipo detrás del desarrollo y lanzamiento de ZEUS enfatiza que el láser está disponible para investigadores de todo el mundo. Los científicos interesados en utilizarlo pueden presentar sus propuestas para su aprobación.
“Esperamos hacer crecer la comunidad de investigación y traer personas con nuevas ideas para experimentos y aplicaciones”, dice Krushelnick.
Puede leer más sobre ZEUS en su página web oficial.
Fuente: Science Alert.
