Récord mundial de un acelerador de láser-plasma

Un equipo de investigadores del Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY, por sus siglas en alemán) ha alcanzado un importante hito en el camino hacia el acelerador de partículas del futuro. Por primera vez, un acelerador de partículas del tipo conocido como "acelerador de láser-plasma" ha funcionado sin parar durante más de un día mientras producía continuamente haces de electrones.

El LUX, un acelerador de láser-plasma desarrollado y operado conjuntamente por el DESY y la Universidad de Hamburgo en Alemania, alcanzó un tiempo récord de funcionamiento de 30 horas seguidas. Durante la larga sesión, los físicos consiguieron acelerar más de 100.000 haces de electrones, uno cada segundo.

"Esto constituye un gran paso hacia el funcionamiento estable de esta innovadora tecnología de aceleración de partículas", destaca Andreas R. Maier del DESY.

Los físicos esperan que la técnica ensayada con el prototipo de acelerador de láser-plasma conduzca a una nueva generación de aceleradores de partículas, los cuales serán potentes y compactos, y ofrecerán prestaciones sin precedentes para una amplia gama de aplicaciones.

En un acelerador de láser-plasma, un rayo láser, o un haz de partículas energéticas, crea una onda de plasma dentro de un fino tubo. Un plasma es un gas en el que las moléculas de gas han sido despojadas de sus electrones. LUX utiliza hidrógeno como gas.

En el acelerador de láser-plasma, los pulsos de láser se abren camino a través del gas en forma de discos estrechos, arrancando los electrones de las moléculas de hidrógeno y barriéndolos como hace una pala quitanieves con la nieve que tiene delante. Los electrones en la estela del pulso son acelerados por la onda de plasma cargada positivamente delante de ellos.

En un acelerador de láser-plasma, la aceleración del plasma láser, un fuerte pulso de láser (rojo) genera una onda de plasma (azul) en el gas de hidrógeno al separar los electrones de las moléculas de gas. Los electrones cabalgan sobre la ola como un surfista en la estela de un barco. Esto los empuja a altas energías muy deprisa. (Imagen: DESY, Science Communication Lab)

Este fenómeno permite a los aceleradores de láser-plasma alcanzar fuerzas de aceleración que son hasta mil veces mayores que las que podrían proporcionar los aceleradores de diseño convencional más potentes de hoy en día.

Los aceleradores de láser-plasma permitirán sistemas más compactos y potentes para una amplia gama de aplicaciones, desde la investigación fundamental hasta la medicina.

Todavía hay que superar una serie de desafíos técnicos antes de que estos nuevos dispositivos puedan ser utilizados en la práctica. De todos modos, tal como argumenta Maier, ahora que se ha demostrado que el prototipo puede operar durante largos períodos de tiempo, Maier y sus colegas estarán en una mejor posición para hacer frente a estos desafíos. (Fuente: NCYT de Amazings)