Logran un récord mundial para un acelerador de partículas

Utilizando uno de los láseres más potentes del mundo, unos investigadores han acelerado partículas subatómicas hasta las energías más elevadas registradas hasta la fecha en un acelerador tan pequeño como este, del tipo de sobremesa.

El equipo, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) en California, Estados Unidos, utilizó un láser especializado del orden del petavatio y un plasma para aumentar la velocidad de las partículas. La instalación de este tipo se conoce como acelerador de láser-plasma, y constituye una clase emergente de aceleradores de partículas que los físicos ven como una vía prometedora para disminuir el tamaño de los aceleradores de partículas, desde los kilómetros de largo de los tradicionales, hasta máquinas que puedan situarse sobre una mesa, y sin que por ello sus prestaciones científicas se reduzcan de manera inaceptable.

El equipo de Wim Leemans aceleró las partículas (electrones en este caso) dentro de un tubo de plasma de 9 centímetros de largo. La velocidad correspondió a una energía de 4,25 gigaelectronvoltios. La aceleración lograda en una distancia tan corta corresponde a un gradiente de energía 1.000 veces más grande que el de los aceleradores tradicionales de partículas, y supone un récord mundial de energía para aceleradores de láser-plasma.

Los aceleradores tradicionales de partículas, como el LHC en el CERN, que tiene 27 kilómetros de circunferencia, aceleran las partículas mediante electroimanes y modulando campos eléctricos dentro de una cavidad metálica. Es una técnica que tiene un límite de unos 100 megaelectronvoltios por metro. El metal no soporta más.

Los aceleradores de láser-plasma afrontan el desafío de forma totalmente diferente. En el caso de este experimento, se inyecta un pulso de luz láser en un tubo corto y delgado, como una pajita para gaseosa, que contiene plasma. El láser crea un canal a través del plasma así como ondas que atrapan electrones libres y los aceleran hasta energías elevadas.

Las energías de récord se alcanzaron con la ayuda del BELLA (Berkeley Lab Laser Accelerator), uno de los láseres más potentes del mundo. BELLA, que produce mil billones de vatios de energía (un petavatio), y que entró en servicio el año pasado.