La densidad de energía contenida en el centro de una estrella es más alta de lo que podemos imaginar:muchos miles de millones de atmósferas, en comparación con la atmósfera de presión con la que vivimos aquí en la superficie de la Tierra.

Estas condiciones extremas solo se pueden recrear en el laboratorio a través de experimentos de fusión con los láseres más grandes del mundo. que son del tamaño de los estadios. Ahora, Los científicos han realizado un experimento en la Universidad Estatal de Colorado que ofrece un nuevo camino para crear condiciones tan extremas, con mucho más pequeño, láseres compactos que utilizan pulsos de láser ultracortos que irradian matrices de nanocables alineados.

Los experimentos a cargo del Distinguido Profesor Universitario Jorge Rocca en los Departamentos de Ingeniería Eléctrica e Informática y Física, midió con precisión la profundidad con la que estas energías extremas penetran en las nanoestructuras. Estas mediciones se realizaron monitoreando los rayos X característicos emitidos por la matriz de nanocables, en el que la composición del material cambia con la profundidad.

Los modelos numéricos validados por los experimentos predicen que el aumento de las intensidades de irradiación a los niveles más altos posibles gracias a los láseres ultrarrápidos actuales podría generar presiones para superar las del centro de nuestro sol.

Los resultados, publicado el 11 de enero en la revista Avances de la ciencia , abra un camino para obtener presiones sin precedentes en el laboratorio con láseres compactos. El trabajo podría abrir una nueva investigación sobre la física de alta densidad de energía; cómo se comportan los átomos altamente cargados en plasmas densos; y cómo se propaga la luz a presiones ultraaltas, temperaturas y densidades.

La creación de materia en el régimen de densidad de energía ultra alta podría informar el estudio de la fusión impulsada por láser, utilizando láseres para impulsar reacciones controladas de fusión nuclear, y para una mayor comprensión de los procesos atómicos en entornos astrofísicos y de laboratorio extremos.

La capacidad de crear materia de densidad de energía ultra alta utilizando instalaciones más pequeñas es, por lo tanto, de gran interés para hacer que estos regímenes de plasma extremos sean más accesibles para estudios y aplicaciones fundamentales. Una de esas aplicaciones es la conversión eficiente de luz láser óptica en destellos brillantes de rayos X.

El trabajo fue un esfuerzo multiinstitucional liderado por CSU que incluyó a estudiantes graduados Clayton Bargsten, Reed Hollinger, Alex Rockwood, y el estudiante David Keiss, todos trabajando con Rocca. También participaron los científicos de investigación Vyacheslav Shlyapsev, que trabajaba en modelaje, y Yong Wang y Shoujun Wang, todos del mismo grupo.

La coautoría incluyó a María Gabriela Capeluto de la Universidad de Buenos Aires, y Richard London, Riccardo Tommasini y Jaebum Park del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL). Las simulaciones numéricas fueron realizadas por Vural Kaymak y Alexander Pukhov de la Universidad Heinrich-Heine en Dusseldorf, utilizando datos atómicos de Michael Busquet y Marcel Klapisch de Artep, C ª.