La Universidad de Michigan ha dado un salto colosal en la ciencia del láser. Su sistema ZEUS, respaldado por la Fundación Nacional de Ciencias, ha disparado un pulso láser de 2 petavatios: una potencia tan elevada que supera 100 veces la capacidad de generación eléctrica mundial, aunque solo durante una fracción ínfima de segundo.
Este avance coloca a ZEUS como la instalación láser más potente de los Estados Unidos. Más allá del impacto técnico, este avance abre una nueva etapa para la investigación en física de plasma, ciencia de materiales, medicina, seguridad nacional y física cuántica.
¿Qué es ZEUS y cómo funciona?
El Sistema de Pulso Láser Ultracorto Equivalente a Zettavatios, conocido como ZEUS, es una plataforma de acceso abierto para investigadores nacionales e internacionales. Su diseño permite repartir la luz en múltiples haces, lo que amplía el abanico de experimentos posibles. ZEUS se basa en tecnología de cristales Ti:Zafiro y puede manipular haces láser de hasta 30 centímetros de diámetro.
Su funcionamiento implica cuatro rondas de amplificación láser que incrementan la energía del pulso inicial hasta alcanzar su pico. Posteriormente, este haz entra en cámaras de vacío, donde se concentra a micras de grosor para alcanzar intensidades máximas.
Aceleración por wakefield: una nueva frontera en física
Una de las aplicaciones más relevantes de ZEUS es la aceleración de electrones mediante campos de estela, o wakefields. En este proceso, un pulso láser atraviesa una cámara con gas, generando plasma. Los electrones desprendidos del gas son arrastrados por el campo generado tras el pulso.
El equipo liderado por Franklin Dollar, de la Universidad de California, busca alcanzar energías equivalentes a las de grandes aceleradores de partículas. Esto se logra mediante un diseño experimental que combina dos haces: uno guía y otro acelera los electrones. La meta es producir haces hasta 10 veces más energéticos que los obtenidos anteriormente en la misma instalación.
El laser más potente
ZEUS no es solo una herramienta de laboratorio, sino un recurso estratégico. Su estructura abierta permite que científicos de diferentes partes del mundo propongan investigaciones. Desde su inauguración en 2023, ya ha acogido más de 50 investigadores de 22 instituciones.
Además de sus capacidades actuales, ZEUS se prepara para alcanzar los 3 petavatios, con miras a su experimento insignia: colisionar haces de electrones acelerados con pulsos láser opuestos. En el marco de referencia de los electrones, el pulso parecerá tener una potencia de zettavatios.
Aplicaciones en medicina, defensa y tecnología
Más allá de los experimentos físicos, el láser ZEUS promete avances en imagenología médica, técnicas para tratar el cáncer, investigación en astrofísica y simulaciones de eventos cósmicos. Según Vyacheslav Lukin, de la NSF, las capacidades de ZEUS impulsarán tanto el conocimiento científico como el desarrollo tecnológico de Estados Unidos.
Este salto energético fue posible gracias a la fabricación de componentes únicos, como un cristal de zafiro de 18 cm de diámetro que tardó cuatro años y medio en construirse. La instalación, del tamaño de un gimnasio escolar, representa un nuevo paradigma en la investigación con luz extrema.
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Fuente y foto: Universidad de Michigan
