Na física todo é extremo. Extremadamente pequeno, extremadamente xigante, quente, denso, violento, afastado, rápido… ata o mínimo xesto agocha un universo enteiro dentro. As estrelas, por exemplo: corpos inmensos e brillantes que coran o ceo escuro e que, durante moito tempo, semellaban tan estraños para nós que nunca pensamos que poderíamos tan sequera chegar a entender o seu funcionamento. Coma sempre, erramos. Moitos séculos despois de que os primeiros filósofos se referiran ao Sol como “unha bóla xigante de lume”, o ser humano é capaz de recrear as condicións de densidade e temperatura extremas propias dunha estrela, mais dentro nun laboratorio. Non parece pouca cousa. Iso si, trátase dun experimento tan só ao alcance dos láseres máis potentes do mundo.
Porén, isto podería estar a piques de mudar: en Alemaña, un físico galego encabeza un novo desafío: xunto ao seu equipo, Alejandro Laso García logra reproducir as mesmas condicións de millóns de grados e unha presión de millóns de bares empregando un láser moito máis pequeno. No corazón desta nova tecnoloxía, di, “temos un fío de cobre máis fino que un cabelo humano”. A súa combinación é única no mundo, comenta orgulloso. Os resultados, publicados na revista Nature Communications, poderían axudar a comprender mellor os procesos que acontecen no interior das estrelas.
Todas as posibilidades dos raios X
Cando se fala da fotografía, a miúdo pensamos só nas cámaras que empregan os raios da luz visible para inmortalizar unha imaxe, ben sexa nun formato físico ou dixital. Porén, a luz, ou a radiación electromagnética, vai moito máis alá do que o noso ollo é capaz de ver: só temos que pensar nas radiografías de raios X.
Laso emprega esta fonte ultra enerxética para “captar” o comportamento da materia nun estado peculiar. Trátase do plasma, “un gas cargado e onde os átomos liberan os seus electróns”. No Sol atópanse á vez dous estados da materia, o gas e o plasma, e aí reside parte do interese da investigación deste científico galego.
Tres quilómetros de raios subterráneos
“O que se fai normalmente é disparar un láser de moitísima enerxía sobre unha lámina delgada dun material. Isto fai que a súa superficie se quente moito e unha onda de choque atravese a mostra, comprimindo e quentando o resto do material”. Durante un instante — e isto é literal, xa que estamos a falar de nanosegundos—, nunha pequena mostra dun pequeno material danse as mesmas condicións do interior dun planeta ou ata da superficie dunha estrela. A xanela de tempo é diminuta, mais suficiente para estudar e capturar dita esencia grazas ao emprego dos raios X ultrafortes, que actúan como unha especie de cámara fotográfica súper potente.
Todo isto, sobra dicilo, faise nunha contorna controlada e adicada en exclusiva a esta enerxía: tratase do European XFEL localizado preto de Hamburgo, unha instalación de 3,4 quilómetros de lonxitude que xera intensísimos escintileos de raios X a través de túneles subterráneos. Nos distintos túneles, científicos de todo o mundo empregan a enerxía profunda desta radiación electromagnética para penetrar en calquera corpo e estudar a súa composición dende algo tan pequeno como un virus ata o máis xigante: as nosas estrelas.
A enerxía, no mesmo punto para ver estrelas
O que fixo o equipo no cal traballa este galego é variar dun xeito sistemático o intervalo de tempo entre o escintileo do láser e os raios X. Isto permitiulles gravar unha película sobre o que estaba acontecendo a unha escala moi pequena. Os investigadores foron capaces de ver como o pulso láser xerou unha detonación no arame de cobre, a súa mostra, que acabou por destruilo despois de atravesalo.
Porén, antes deste final explosivo, e xusto cando o láser impacta no material, libéranse unha serie de electróns de moita enerxía, os cales percorren a superficie da mostra quentándoa e liberando novas ondas de choque. Estas ondas diríxense dende todos os lados cara o centro do arame e, cando chocan entre elas, xorde a maxia: segundo os resultados do estudo, mediante esta nova técnica o material acadou unha presión de 800 megabares. Esto equivale a 800 millóns de veces a presión da nosa atmosfera e é 200 veces superior á presión que poderíamos atopar no centro do noso planeta. A temperatura tampouco se queda corta: 100.000 graos. No núcleo da Terra os elementos atópanse a 5.200 ºC.
No corazón da fusión nuclear
Os resultados, conta Laso, aproxímanse á natureza dunha estrela de tipo anana branca. Pero iso non é todo: o seu método tamén podería utilizarse para estudar o interior de enormes planetas gasosos como Xúpiter, ou para explorar as posibilidades dos exoplanetas, corpos celestes que se atopan fóra do sistema solar e que, nalgúns casos, poderían ser semellantes á Terra: “O que queremos facer agora é centrarnos en empregar outro tipo de materiais que podemos atopar nestes obxectos astronómicos, como o ferro, o hidróxeno ou o carbono”, engade.
Segundo o físico, os seus achados non só son útiles para o campo da astrofísica, senón que poderían ser básicos no eido da fusión nuclear, un dos maiores retos deste século. A fusión é unha reacción nuclear na cal varios núcleos atómicos únense para formar outro núcleo máis pesado. Ata o de agora, son moitos os experimentos internacionais que tentar acadar unha fusión rendible, o cal quere dicir: que sexamos capaces de xerar máis enerxía da que investimos no mesmo proceso. Porén, tan só os estadounidenses lograron facelo o ano pasado: “Na actualidade, os reactores de fusión nuclear baseados en láseres de alto rendemento establécense como unha alternativa moi prometedora”, explica Laso. Para conseguilo, comprender o que ocorre a escala atómica podería ser a chave á tecnoloxía do futuro.
Referencia: Cylindrical compression of thin wires by irradiation with a Joule-class short-pulse laser (Publicado en Nature Communications)
