Desde 2008, la Láser de alta energía de petavatios para experimentos de iones pesados (Láser de alta energía de petavatios para experimentos de iones pesados, o PHELIX) se utiliza para acelerar grandes cantidades de protones en la distancia más corta en fracciones de segundo. Es, en definitiva, tecnología de aceleración láser.
El trabajo de este poderoso e intenso haz de luz es dividir los núcleos atómicos para que los investigadores puedan analizarlos, aunque solo sea por una billonésima de segundo, el tiempo que tarda la emisión de PHELIX en alcanzar una hoja de oro muy fina, expulsando un billón. protones de los núcleos de hidrógeno unidos al metal, energizándolos.
PHELIX en acción.La fuente: GSI / Divulgación
«Con técnicas de aceleración estándar no se puede conseguir una cantidad tan grande de protones en tan poco tiempo. Con esta tecnología se pueden abrir áreas de investigación completamente nuevas, hasta ahora inaccesibles», explica el físico Pascal Boller, del Centro de Láseres Pulsados. . en la Universidad de Salamanca (CLPU).
Efectos indeseables
Los protones de hidrógeno chocan con un bloque de uranio, induciendo la fisión de los núcleos; las partículas generadas por esta colisión, a su vez, también generan una fisión en cadena, que los investigadores dicen que «hay mucho que identificar y medir».
(Incluso descubrieron efectos indeseables sobre el impacto del láser: la generación de un potente pulso electromagnético y un destello de rayos gamma. Incluso con la protección adecuada, estos subproductos de la operación «afectan los instrumentos de operación. Medidas sensibles utilizadas para esta detección»)
¿Cómo actúa PHELIX?La fuente: Nature Scientific Reports / Boller et al / Divulgación
Cuando comienza la reacción en cadena del uranio, un sistema de transporte transporta las partículas a largas distancias desde la zona de reacción hasta el detector. La cámara donde se dispara el láser se llena, para el experimento, con un gas que transporta las partículas generadas por la fisión nuclear a través de pequeños tubos de plástico hasta un dispositivo de medición, a pocos metros del sitio donde ocurrió la explosión del láser – generación y medición son dos operaciones separadas, sin que una interfiera con la otra.
La fisión de uranio utilizando PHELIX, alojado en el Centro GSI Helmholtz para la Investigación de Iones Pesados, generó isótopos de cesio, xenón y yodo. Los resultados, publicados en la revista Informes científicos sobre la naturaleza, puede abrir nuevos campos de investigación sobre el desarrollo de estrellas y la dinámica del Universo.
cosmos en laboratorio
“Por primera vez, hemos podido identificar de forma fiable estos isótopos. Esta metodología para estudiar las reacciones de fisión en la materia en estado de plasma de alta densidad se puede aplicar en condiciones similares, por ejemplo, en el espacio dentro de las estrellas, en explosiones estelares o en fusiones. ‘Estrellas de neutrones’, dijo el comunicado del director científico de la Centro GSI Helmholtz, físico Paolo Giubellino.
Para el físico Pascal Boller, “Comprender los procesos de reacción de los núcleos que interactúan entre sí en el plasma puede darnos una idea del origen de los núcleos atómicos, llamados nucleosíntesis, en nuestro universo. El papel de las reacciones de fisión en estos procesos aún no se ha estudiado en detalle. Aquí, los protones acelerados por láser pueden proporcionar nueva información. «
Otras medidas ya están en el programa del grupo de investigación internacional, además de las previstas para equipos de centros de investigación de todo el mundo, incluido en el futuro acelerador de partículas en Centro de investigación de antiprotones e iones (Instalaciones para la Investigación con Antiprotones e Iones, o FAIR), cuyo lema es, y con razón, «El universo en el laboratorio».