lunes, 16 de noviembre de 2015

Nueva técnica puede hacer que los materiales sean más calienten que el núcleo del Sol en 20 cuadrillonésimas de un segundo


Un grupo de físicos teóricos en el Imperial College de Londres han desarrollado un nuevo método que podría permitir a los láseres calentar ciertos materiales a temperaturas más altas que en el núcleo del Sol en 20 cuadrillonésimas de segundo. La nueva técnica de acuerdo a los informes, sería 100 veces más rápida que el sistema láser de mayor potencia del mundo en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, y tendría importantes aplicaciones en la futura investigación de la fusión nuclear.

Con su promesa de energía barata y sin límites, la energía de fusión es el santo grial de la producción de energía. Desafortunadamente, con el fin de hacer que los reactores de fusión sean prácticos, es necesario recrear las condiciones y procesos similares a los encontrados en el interior el sol, Para los ingenieros y científicos que utilizan láseres para lograr este objetivo, uno de los obstáculos es la forma de calentar rápidamente un objetivo a muy altas temperaturas.


Según el equipo del Imperial College, la respuesta no es simplemente una cuestión de alcanzar un objetivo con más y más láseres potenes. Se requiere determinar cómo se calienta el material. En el tipo de entorno de plasma de alta temperatura en que se produce la fusión, la forma en que un láser calienta algo es un proceso complejo en el que el rayo láser calienta los electrones en un material, los cuáles luego calientan los iones que componen la mayor parte de la masa del material. Funciona, pero es relativamente lento.


Lo que el equipo del Imperial College quería era saltarse los electrones y calentar directamente los iones. Según el Dr. Arthur Turrell, hicieron lo inesperado al descubrir que si ciertos tipos de materiales son alcanzados por un láser de alta intensidad, se genera lo que se llama una onda de choque electrostático.


Eso en sí mismo no es nuevo, pero previamente todas esas ondas de choque lo que hicieron fue empujar los iones en frente de estas sin ningún efecto de calentamiento. Sin embargo, el equipo encontró a través del modelado sofisticado con super computadoras que los materiales de alta densidad, como el plástico o hidruro de cesio, tienen una combinación especial de iones que son acelerados a velocidades diferentes y esto produce una especie de fricción, la cual no ocurre cuando hay un solo tipo de iones. Debido a que el material tiene una alta densidad, los iones son concentrados y apretados juntos por la onda de choque en un factor de 10, lo que se suma al efecto de fricción.


"Los dos tipos de iones actúan como los fosforos y la caja de fosforos, se necesitan ambos", declaró el Dr. Mark Sherlock del Departamento de Física del Imperial College. "Un montón de fosforos no se encenderá por su cuenta - se necesita la fricción causada al golpear los fosforos contra la caja".


Hasta ahora, la técnica del Imperial College es estrictamente teórica y sólo se ha probado en modelos por computadora, pero éstos indican que sería capaz de calentar pequeñas cantidades de materia sólida a temperaturas en la región de los 11,6 millones de grados Celsius (20,8 millones ° F) en decenas de femtosegundos, o menos de un millón de millonésima de segundo. El reto ahora es demostrar la técnica experimentalmente, que es algo que el equipo confía que puede lograrse. Si es así, el equipo dice que sería la velocidad de calentamiento más rápida jamás lograda en un laboratorio para un número significativo de partículas y tendría un impacto importante en la investigación y las aplicaciones de fusión nuclear.


"Los cambios de temperatura más rápidos ocurren cuando los átomos chocan juntos en aceleradores como el Gran Colisionador de Hadrones, pero estas colisiones son entre pares individuales de partículas", dijo el Dr. Turrell. "Por su parte la técnica propuesta se podría explorar en muchas instalaciones láser de todo el mundo, y se usaría para calentar material con una densidad sólida."








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