Una forma novedosa de aprovechar los láseres y plasmas puede brindar a los investigadores nuevas formas de explorar el espacio exterior y examinar insectos. tumores y huesos en el planeta Tierra.

El físico Felicie Albert del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) dirigió un equipo internacional que persigue este nuevo régimen en la investigación del láser, que fue descrito en un Cartas de revisión física ( PRL ) artículo publicado en línea el 31 de marzo.

Albert y el equipo pasaron más de dos años experimentando con nuevas formas de generar rayos X capaces de sondear el tamaño, densidad, presión y composición de estados altamente transitorios de la materia, como los que se encuentran en los núcleos de los planetas y en los plasmas de fusión. Los plasmas constituyen el 99 por ciento del universo conocido.

Los investigadores estudiaron la radiación de rayos X de betatrón, emitido cuando los electrones se aceleran a energías relativistas y se mueven en la onda de plasma producida por la interacción de un corto, pulso de láser intenso con un gas.

Tradicionalmente, Esta fuente ha sido bien estudiada para pulsos de láser con duraciones de femtosegundo (cuadrillonésimo de segundo) de larga duración. como el láser de capacidad radiográfica avanzada (ARC) de LLNL, los investigadores llevaron a cabo un experimento con el láser Titan en la instalación láser de Júpiter del laboratorio. Allí observaron radiación de rayos X de betatrón impulsada por mucho más tiempo, pulsos láser de picosegundos de duración.

"Para mí un picosegundo es para siempre, "Bromeó Albert. Mientras que los picosegundos miden el tiempo en billonésimas de segundo, eso es lento para un investigador que prefiere pulsos de láser aún más cortos.

El trabajo experimental muestra que la nueva fuente de radiación es muy prometedora para realizar aplicaciones en instalaciones láser internacionales a gran escala. donde potencialmente podría usarse para radiografías de rayos X e imágenes de contraste de fase de descargas impulsadas por láser, espectroscopia de absorción y medidas de opacidad.

Otros colegas de LLNL incluyen a Nuno Lemos, Brad Pollock, Clemente Goyon, Arthur Pak, Joseph Ralph y John Moody, junto con colaboradores de la Universidad de California-Los Ángeles, el Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC, Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, la Universidad de California-Berkeley y la Universidad de Lisboa en Portugal.

Albert señaló que los resultados no se revelaron de inmediato como en algunos experimentos, y que el equipo requirió mucho análisis y trabajo duro para descubrir el nuevo régimen.

Señalan en su artículo la amplia variedad de usos potenciales de la tecnología:la radiación de rayos X Betatron impulsada por láseres de pulso corto se ha utilizado con fines biológicos y médicos, tales como imágenes de rayos X de contraste de fase de insectos y radiografías de rayos X duros de huesos. Sus propiedades únicas también lo hacen adecuado para estudiar la dinámica de plasmas de alta densidad de energía y materia densa cálida, un estado cercano a las densidades sólidas, y las temperaturas que se encuentran en los núcleos de planetas gigantes como Júpiter y en plasmas de fusión de confinamiento inercial.