Aceleradores de partículas con un consumo energético ínfimo

Los aceleradores de partículas convencionales son normalmente grandes máquinas que consumen muchísima energía. Además, ocupan mucho espacio; incluso consumiendo energías más modestas, como las que se utilizan para terapias contra el cáncer y la visualización médica, los aceleradores necesitan grandes salas para poder acomodar la maquinaria, el suministro de energía y el blindaje contra la radiación necesarios.

Un nuevo descubrimiento realizado por el equipo de Howard Milchberg, profesor de física, así como de ingeniería electrónica y de computación, en la Universidad de Maryland en la ciudad estadounidense de College Park, podría albergar la clave para la construcción de aceleradores de partículas baratos, portátiles y de amplios usos en un futuro muy cercano. El equipo ha acelerado chorros de electrones a casi la velocidad de la luz usando energías de láser que rompen récords a la baja, aliviando de este modo un gran cuello de botella de ingeniería en el desarrollo de aceleradores de partículas compactos.

Milchberg y sus colegas han acelerado chorros de electrones de carga elevada hasta más de 10 millones de electronvoltios, usando solo milijulios de energía de pulsos láser. Esta es la energía consumida por una bombilla doméstica típica en una milésima de segundo. Dado que el requerimiento energético del láser es tan bajo, los resultados obtenidos en esta investigación abren el camino hacia aceleradores impulsados por láseres con un consumo energético ínfimo en comparación con los convencionales, y que puedan ser trasladados de un lado a otro en una carretilla.

Este esquema ilustra el experimento de aceleración de electrones mediante un láser realizado en la Universidad de Maryland. Las tres imágenes de la parte superior ilustran las tres fases principales del proceso. A la izquierda, un pulso láser es dirigido hacia un chorro denso de gas hidrógeno, donde lo ioniza para formar un plasma e inicia un efecto llamado autoenfoque relativista (ver el recuadro izquierdo). Los electrones dentro del plasma son rápidamente acelerados hasta casi la velocidad de la luz, lo cual produce un flash breve e intenso (ver el recuadro del medio). El chorro ultracorto de electrones acelerados continúa ganando energía y después sale del plasma (ver el recuadro derecho). (Foto: Howard Milchberg/George Hine)

Información adicional