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Crean una luz mil millones de veces más potente que la del Sol

Las interacciones entre la luz y la materia cambian con esta intensidad lumínica


Un equipo de investigadores ha creado la luz más brillante jamás producida en la Tierra: un láser de una luminosidad equivalente a mil millones de veces a la de la superficie del Sol. Impulsados por esta luminosidad, los electrones se han comportado de forma extraña.




Cómo cambia la interacción luz-materia. Credit: Universidad de Nebraska.
Cómo cambia la interacción luz-materia. Credit: Universidad de Nebraska.
 Investigadores de la Universidad de Nebraska en Lincoln (UNL) han creado la luz más brillante jamás conseguida sobre la Tierra utilizando uno de los láseres más potentes, conocido como láser Diocles.
 
Este láser ha permitido a los científicos constatar inesperados cambios en la interacción entre la luz y la materia, según explican en un artículo publicado en la revista ‘Nature Photonics’.
 
Tal como se explica en un comunicado de la citada universidad, Donald Umstadter y su equipo usaron el ‘Laser Diocles‘ sobre electrones suspendidos en helio para medir cómo los fotones del láser se dispersan después de esa interacción.
 
“Cuando tenemos esta luz brillante inimaginable, resulta que la dispersión -esa cosa fundamental que hace todo visible- cambia fundamentalmente su naturaleza“, explica Umstadter.
 
A partir de un nivel, la extrema luminosidad del láser altera el ángulo, la forma y la longitud de onda de la luz diseminada por los fotones al golpear a los electrones.
 
“Es como si las cosas aparecieran diferentes a medida que aumenta el brillo de la luz”, algo que según Umstadter no es lo habitual, ya que un objeto “normalmente se vuelve más brillante, pero su apariencia es la misma que con un nivel más bajo de luz.”
 
En el marco de esta investigación, cada electrón fue bombardeado no por uno, sino por un millar de fotones, durando cada pulsión láser alrededor de la treinta mil millonésima parte de la millonésima parte de un segundo.
 
Cuando el láser alcanza los electrones con una potencia lumínica mil veces más intensa que la que reina en el Sol, el comportamiento de los electrones cambia completamente.
 
El nuevo fenómeno observado está provocado en parte por un cambio en el electrón, que abandona su típico movimiento de arriba a abajo para seguir patrones en forma de ocho

Como los rayos X
 
Normalmente, la energía de los fotones liberaría otros contenidos en los electrones, pero, en este caso, tienen la particularidad de absorber la energía colectiva de todos los fotones dispersados, adquiriendo la energía y longitud de onda de unos rayos X.
 
El estudio también respalda varias antiguas hipótesis en el campo de la electrodinámica que los científicos no habían podido poner a prueba por limitaciones tecnológicas, ya que nunca habían tenido una fuente de luz tan luminosa para llevar a cabo los experimentos.
 
Los cambios en la interacción entre la luz y la materia generan unos rayos X con propiedades únicas, potencialmente aplicables para generar imágenes tridimensionales a nivel nanoscópico, localizar tumores o microfracturas indetectables hasta ahora, o cartografiar texturas moleculares de materiales nanoscópicos que empiezan a usarse en la tecnología semiconductora.
 
Estos rayos X podrían usarse también como una cámara ultrarrápida para capturar instantáneas de los movimientos de electrones o las reacciones químicas.

Referencia
 
High-order multiphoton Thomson scattering. Nature Photonics (2017) doi:10.1038/nphoton.2017.100

Lunes, 3 de Julio 2017
Redacción T21
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