Espuma de plata y láseres de alta potencia crean los rayos X más brillantes del mundo
Lawrence Livermore National Laboratory
Una revolucionaria innovación del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) ha combinado láseres de alta potencia con una espuma metálica de plata ultraligera para crear la fuente de rayos X más brillante jamás registrada, con una intensidad dos veces superior a todo lo conseguido hasta ahora.
Aplicaciones de los rayos X ultrabrillantes
Aunque los rayos X ultrabrillantes pueden no ser útiles en la vida cotidiana, desempeñan un papel crucial en la investigación avanzada. Sus aplicaciones incluyen el estudio de la estructura atómica de los materiales, la observación de reacciones químicas en tiempo real, la obtención de imágenes detalladas de muestras biológicas y el análisis de moléculas complejas.
Estos rayos X excepcionalmente brillantes son especialmente importantes en instalaciones como el LLNL, que lidera la investigación de vanguardia sobre la fusión nuclear. Más allá de la exploración científica, estos estudios tienen aplicaciones prácticas, como el desarrollo de reactores de fusión y la garantía de seguridad y fiabilidad del arsenal de armas nucleares de Estados Unidos.
La principal ventaja de estos rayos X radica en su altísima resolución, que los hace ideales para examinar materiales muy densos, como los plasmas generados durante la fusión por confinamiento inercial, proceso en el que rayos láser de alta energía bombardean gránulos de deuterio y tritio. Curiosamente, los investigadores de la National Ignition Facility (NIF) utilizan los mismos superláseres diseñados para la investigación de la fusión para producir esta nueva luz ultrabrillante de rayos X.
Un nuevo enfoque para generar rayos X
Tradicionalmente, los rayos X, como los que se utilizan en las consultas dentales, se generan bombardeando un blanco metálico con un haz de electrones. Sin embargo, este nuevo sistema sustituye el haz de electrones por un láser y utiliza una diana metálica especial hecha de espuma de plata.
Los investigadores crean esta espuma dándole forma de cilindros de 4 mm de ancho con nanocables de plata suspendidos en un molde especial y, tras someterla a un proceso de secado supercrítico para eliminar la solución, obtienen una espuma metálica con sólo una milésima parte de la densidad de la plata normal, casi la misma que el aire.
¿Por qué utilizar plata «esponjosa»?
La estructura altamente porosa de la espuma de plata permite que el calor fluya mucho más rápido a través de ella. Como resultado, todo el cilindro puede calentarse uniformemente en sólo 1,5 milmillonésimas de segundo.
El resultado es una fuente de rayos X con una energía superior a los 20.000 electronvoltios. Aunque esto pueda parecer poco a escala cotidiana, es extremadamente significativo en el ámbito de la física nuclear.
Lawrence Livermore National Laboratory
Según los investigadores del LLNL, esta nueva tecnología de rayos X no sólo profundizará nuestra comprensión de los procesos de fusión, sino que también permitirá estudiar los plasmas metálicos calientes y brillantes producidos, que existen lejos del equilibrio térmico.
Según Jeff Colvin, científico del LLNL, estos resultados nos obligan a replantearnos nuestras hipótesis sobre el transporte de calor y la forma de calcularlo en estos plasmas metálicos concretos.
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