El dispositivo será usado para explorar la física del universo cuántico y para investigar cómo crear un nuevo tipo de fuente de rayos X ultracompacto que evite la necesidad de exposición a altas dosis de radiación
La Universidad de Míchigan (UMich) ha comenzado los experimentos de puesta en marcha del láser ZEUS (Sistema de láser de pulso ultracorto equivalente a zettavatios). Este láser será el más potente de EE.UU., en el orden de los zettavatios (un trillardo de vatios), y con él se explorará la física del universo cuántico, así como el espacio exterior. También se espera que contribuya a las investigaciones en las nuevas tecnologías de medicina, electrónica y seguridad nacional, según comunicó la institución.
“ZEUS será el láser de mayor potencia máxima en EE.UU. y uno de los sistemas láser más potentes del mundo. Esperamos hacer crecer la comunidad de investigación y atraer a personas con nuevas ideas para experimentos y aplicaciones”, dijo Karl Krushelnick, director del Centro para la Ciencia Óptica Ultrarrápida, perteneciente a la UMich.
Aplicaciones
El equipo de Franklin Dollar, profesor en la Universidad de California Irvine, será el primer usuario de la tecnología, que utilizará para explorar un nuevo tipo de imágenes de rayos X menos dañinas. El grupo investiga cómo crear y utilizar un nuevo tipo de fuente de rayos X ultracompacto que evite la necesidad de exposición a altas dosis de radiación en las personas que requieran radiografías. Debido a que los tejidos blandos absorben estos rayos a tasas muy similares, las máquinas de rayos X médicas básicas tienen que administrar altas dosis de radiación antes de que puedan distinguir entre un tumor y un tejido sano, explicó Dollar.
Los investigadores utilizarán la potencia de ZEUS para enviar pulsos de láser infrarrojo a un objetivo de gas de helio, convirtiéndolo en plasma. Ese plasma acelerará los electrones a altas energías y esos haces de electrones luego se moverán para producir pulsos de rayos X ultracompactos.
El equipo de Dollar usó el predecesor de ZEUS para obtener imágenes de un caballito del diablo, un tipo de artrópodo, mostrando lo promisorio que resultan estos pulsos de rayos X similares a los de un láser. Diferentes tejidos blandos dentro del caparazón del insecto retrasaron los rayos X en diferentes grados y revelaron las estructuras blandas con pulsos de rayos muy cortos, unas pocas millonésimas de una milmillonésima de segundo, generando de esta manera reducidas dosis de radiación.
“Pudimos ver cada pequeño órgano, así como los diminutos microvellos de su pata”, dijo Dollar. “Es muy emocionante pensar en cómo podríamos usar estos rayos X similares a los del láser para generar imágenes de dosis baja aprovechando el hecho de que son similares a los láseres, en lugar de tener que depender de las imágenes de absorción del pasado”, agregó.
En esta primera ejecución, el equipo comenzará con una potencia de 30 teravatios (30.000 millones de vatios), aproximadamente el 3 % de la potencia de los láseres más potentes actuales en EE.UU. y el 1 % de la potencia máxima final de ZEUS.
Mientras, la primera prueba que probará los cimientos de nuestra comprensión del universo cuántico empleando la descomunal potencia que es capaz de desarrollar ZEUS está prevista para 2023.
La enorme potencia del dispositivo también permitirá a los investigadores estudiar lo que sucede dentro de algunos de los objetos más extremos del espacio. Louise Willingale, directora asociada de ZEUS, plantea que con este láser podrán recrear en el laboratorio la microfísica del plasma caliente de campos extremadamente fuertes, por ejemplo, “magnetares, que son estrellas de neutrones con campos magnéticos extremadamente fuertes a su alrededor, y objetos como núcleos galácticos activos rodeados de plasma muy caliente”.