Este haz de electrones ha logrado lo impensable: generar un petavatio de potencia en un instante
Generar tanta energía de golpe resultaba prácticamente impensable
Los avances en física de partículas continúan redefiniendo los límites de lo posible en el campo de la aceleración de electrones. Un equipo de investigadores ha establecido recientemente un hito histórico al manipular estas partículas subatómicas de manera nunca antes vista, ya se hicieron cosas parecidas para crear un cañón de rayos muy funcional y en buena medida se debe al uso y perfeccionamiento de semiconductores muy avanzados. Esta hazaña podría transformar radicalmente diversos campos científicos, desde la astrofísica hasta la ciencia de materiales, abriendo nuevas perspectivas experimentales.
Un relámpago controlado que supera cinco veces los límites anteriores
Físicos del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC en Estados Unidos han pulverizado el récord mundial de potencia en un haz de electrones, según informa ScienceAlert. Mediante una innovadora técnica han logrado concentrar una corriente ultra-alta de aproximadamente 100.000 amperios en un instante extremadamente breve, generando más de un petavatio de potencia en una millonésima de mil millonésima de segundo.
Este logro extraordinario se ha conseguido en el acelerador lineal FACET-II del SLAC, donde los investigadores han desarrollado un método revolucionario para controlar cadenas de electrones de longitud milimétrica a lo largo de una pista magnética. La clave del avance reside en comprimir estos electrones hasta hacerlos coincidir en un espacio minúsculo, apenas un tercio de micrómetro, lo que multiplica dramáticamente la intensidad energética del haz.
Los aceleradores de partículas han sido herramientas fundamentales en física durante casi un siglo, utilizando campos electromagnéticos oscilantes para impulsar partículas cargadas hasta velocidades cercanas a la de la luz. Sin embargo, dado que los electrones ya viajan prácticamente a su velocidad máxima posible, los científicos debían buscar otras estrategias para aumentar la potencia.
La solución implementada por el equipo del SLAC implica un sofisticado sistema de "chicanes" magnéticas —similares a las curvas en un circuito de carreras— que desvían las partículas según su nivel energético, permitiendo que la cadena de electrones se agrupe. El problema tradicional de este enfoque es que cada giro en la pista fuerza a los electrones a perder energía en forma de fotones de rayos X de alta frecuencia.
Para contrarrestar esta pérdida, los investigadores insertaron en medio de las chicanes un segundo dispositivo magnético llamado "ondulador", que empuja los electrones rápidamente hacia adelante y hacia atrás en otra dirección. Simultáneamente, introdujeron un destello de luz de un láser de zafiro para controlar la distribución de los electrones.
Esta combinación oportuna de ondulaciones y luz modeló la distribución de la cadena mientras era repetidamente acelerada y comprimida, reemplazando parte de la energía perdida y forzando a varios electrones a superponerse en un espacio extremadamente reducido.
El resultado final puede describirse como un "relámpago embotellado", creado con una técnica que podría mejorarse en el futuro, potencialmente confinando más electrones de alta velocidad en un espacio aún más pequeño y abriendo posibilidades para investigaciones pioneras en múltiples campos científicos. Se trata de algo que a buen seguro tendrá una utilidad radical en el futuro, pese a que ahora pueda parecer que no.