Crear en la Tierra campos magnéticos tan fuertes como el de una estrella de neutrones

Los campos magnéticos se utilizan en diversas áreas de la física y de la ingeniería modernas, con aplicaciones prácticas que van desde los timbres de las puertas hasta los trenes con levitación magnética. Desde los descubrimientos de Nikola Tesla en el siglo XIX, los investigadores se han esforzado para generar campos magnéticos fuertes en los laboratorios con el propósito de estudiarlos en el marco de la investigación básica y también para aplicaciones diversas, pero no es fácil generar campos magnéticos muy fuertes. Los de nuestra vida cotidiana son bastante débiles: el geomagnetismo es de 0,3 y 0,5 gausios; los sistemas de captación de imágenes por resonancia magnética empleados en los hospitales alcanzan aproximadamente 1 tesla (que equivale a 10.000 gausios). En cambio, los campos magnéticos para los futuros rectores de fusión nuclear así como los que necesitarán los trenes de levitación magnética de nueva generación requerirán campos magnéticos del orden del millar de teslas. Hasta la fecha, los campos magnéticos más altos observados experimentalmente están en el orden del millar de teslas.

Unos científicos de la Universidad de Osaka en Japón han descubierto un novedoso mecanismo llamado "implosión de microtubo", y demostraron la generación de campos magnéticos del orden del millón de teslas mediante simulaciones de partículas utilizando una supercomputadora. Sorprendentemente, esto es tres órdenes de magnitud más alto que lo que se ha logrado en un laboratorio. Campos magnéticos tan descomunales solo existen en algunos cuerpos celestes, esencialmente estrellas de neutrones y el entorno inmediato de agujeros negros.

Proyectando pulsos de láser ultraintensos en un minúsculo microtubo de plástico, de una décima parte del grosor de un cabello humano, se consiguen electrones calientes con temperaturas de decenas de miles de millones de grados. Estos electrones calientes, junto con los iones fríos, se expanden en la cavidad del microtubo a velocidades cercanas a la de la luz. “Sembrando” previamente el objetivo con un campo magnético del orden del millar de teslas, se logra que las partículas cargadas que implosionan giren debido a la fuerza de Lorenz. Este flujo cilíndrico único produce colectivamente corrientes de espín sin precedentes en el eje del objetivo y, en consecuencia, genera campos magnéticos ultraelevados, del orden del millón de teslas.

Ilustración de una implosión de microtubo. Antes de irradiar el objetivo con pulsos de láser ultraintensos, se “siembra” un campo magnético externo uniforme. (Imagen: M. Murakami)

El estudio realizado por Masakatsu Murakami y sus colegas ha confirmado que la tecnología láser actual puede generar campos magnéticos del orden del millón de teslas basados en el concepto. Poder generar campos magnéticos del orden del millón de teslas conducirá a investigaciones pioneras en numerosas áreas, incluyendo la ciencia de los materiales, la electrodinámica cuántica y la astrofísica, así como a diversas aplicaciones prácticas de vanguardia. (Fuente: NCYT de Amazings)