MADRID, 16 Nov. (EUROPA PRESS) -
Los láseres podrían calentar materiales a temperaturas superiores a las del centro del Sol en sólo 20 cuadrillonésimas de segundo, según una nueva investigación.
Físicos teóricos del Imperial College de Londres han ideado un mecanismo de calentamiento extremadamente rápido que podría calentar ciertos materiales a diez millones de grados en mucho menos de un millón de millonésima de segundo.
El método, que se propone por primera vez, podría ser relevante para nuevas vías de investigación en energía de fusión termonuclear, donde los científicos están tratando de replicar la capacidad del sol para producir energía limpia.
El calentamiento sería alrededor de 100 veces más rápido que las tasas actualmente observadas en experimentos de fusión mediante el sistema láser más energético del mundo en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California. La carrera se entabla ahora entre científicos para poner el método del equipo en práctica.
CALENTAR LOS IONES DIRECTAMENTE
Los investigadores han estado utilizando láseres de alta potencia para calentar el material como parte de los esfuerzos para crear la energía de fusión durante muchos años. En este nuevo estudio, los físicos del Imperial estaban buscando formas de calentar directamente los iones: partículas que constituyen el grueso de la materia.
Cuando se utilizan láseres para calentar la mayoría de los materiales, la energía del láser calienta primero los electrones en el blanco. Estos a su vez calientan los iones, haciendo el proceso más lento que dirigirse directamente a los iones.
El equipo de Imperial descubrió que cuando un láser de alta intensidad es aplicada a un determinado tipo de material, se creará una onda de choque electrostático que puede calentar directamente los iones. Su descubrimiento se publica ahora en la revista Nature Communications.
"Es un resultado completamente inesperado. Uno de los problemas con la investigación de la fusión ha sido conseguir la energía del láser en el lugar correcto en el momento adecuado. Este método pone la energía directamente en los iones", dijo el autor principal del artículo, Arthur Turrell .
Normalmente, las ondas de choque electrostáticas inducidas por láser empujan los iones por delante de ellos, haciendo que se aceleren lejos de la onda de choque, pero no se calientan. Sin embargo, utilizando el modelado sofisticado del superordenador, el equipo descubrió que si un material contiene combinaciones especiales de iones, serán aceleradas por la onda de choque a velocidades diferentes. Esto hace que la fricción haga que se calienten más rápidamente. Ellos encontraron que el efecto sería más fuerte en los sólidos con dos tipos de iones, tales como plásticos.
El calentamiento es tan rápido en parte porque el material marcado es denso. Los iones se aprietan juntos casi diez veces por encima de la densidad usual de un material sólido a medida que pasa la onda de choque electrostático, haciendo que el efecto de fricción sea mucho más fuerte de lo que sería en un material menos denso, tal como un gas.
La técnica, si se demuestra experimentalmente, podría representar la velocidad de calentamiento más rápida jamás demostrada en un laboratorio para un número significativo de partículas.
"Los cambios de temperatura más rápidos ocurren cuando los átomos chocan juntos en aceleradores como el Gran Colisionador de Hadrones, pero estas colisiones son entre pares individuales de partículas", dijo el Dr. Turrell. "A diferencia, la técnica propuesta se podría explorar en muchas instalaciones láser de todo el mundo, y se calentaría material a la densidad sólida."
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