Generar campos magnéticos de casi un millón de teslas con un aparato de sobremesa

Unos científicos han ideado un sistema de pequeño tamaño para generar campos magnéticos ultraelevados mediante implosiones de microtubos con un diseño especial, inducidas por láser. Este método es capaz de lograr intensidades de campo de cerca de un millón de teslas, comparables a las que hay cerca de estrellas de neutrones fuertemente magnetizadas. Y, en teoría, con sistemas de mayor escala sería posible alcanzar valores del orden del gigatesla.

El logro es obra de Diya Pan y Masakatsu Murakami, de la Universidad de Osaka en Japón.

La nueva técnica se basa en dirigir pulsos láser ultraintensos de femtosegundos hacia un blanco consistente en un cilindro con cuchillas internas en forma de dientes de sierra. Estas cuchillas hacen que el plasma implosionante gire asimétricamente, generando fuertes corrientes cerca del centro. La corriente de bucle resultante produce un intenso campo magnético axial que supera los 500 kiloteslas, acercándose al régimen del megatesla. No se requiere un campo magnético iniciador aplicado externamente.

Este mecanismo contrasta notablemente con los sistemas convencionales, que se basan en la amplificación de un campo magnético inicial. Con el nuevo mecanismo, el campo se genera desde cero, impulsado únicamente por interacciones láser-plasma. Además, siempre que el objetivo incorpore estructuras que rompan la simetría cilíndrica, se pueden generar campos magnéticos elevados. El proceso forma un bucle de retroalimentación en el que los flujos de partículas cargadas, compuestos de iones y electrones, intensifican el campo magnético, lo que a su vez confina dichos flujos con mayor fuerza, amplificando aún más el campo.

Ilustración conceptual de implosión de microtubo inducida por láser, mecanismo con el cual pueden generarse campos magnéticos de cerca de un millón de teslas sin requerir más espacio que el de una mesa. (Imagen: Masakatsu Murakami)

Las aplicaciones potenciales de este sistema abarcan áreas como la astrofísica (concretamente reproducir a pequeña escala algunos de los fenómenos que suceden en las estrellas de neutrones o muy cerca de ellas), la fusión nuclear iniciada mediante láser, y la exploración de algunos fenómenos cuánticos.

Las simulaciones del funcionamiento del nuevo aparato diseñado fueron realizadas empleando la supercomputadora SQUID en la Universidad de Osaka.

Pan y Murakami exponen los detalles técnicos de su diseño en la revista académica Physics of Plasmas, bajo el título “Gigagauss magnetic field generation by bladed microtube implosion”. (Fuente: NCYT de Amazings)