El material de la aspiradora


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La intensidad del láser se importa chorro de vacío Michel Alberganti

Palabras clave: energía, vacío, creación material, partículas, la antimateria

La biografía de la ecuación E = mc 2 está lejos de ser completa. Laremarquable ilustración dada en la ficción documental emitido por Arte el domingo, de octubre de 16 (Una biografía de la ecuación E = mc2, Gary Johnstone) pronto podría experimentar un nuevo capítulo emocionante. En el Laboratorio de Óptica Aplicada (LOA), común a la Escuela Nacional de Tecnologías Avanzadas (Ensta) en la Escuela Politécnica y el CNRS, Palaiseau (Essonne), Gérard Mourou se está acercando cuando va a dar a luz de la materia de la nada ...

"El vacío es la madre de toda materia", dice con cierto júbilo. En el estado perfecto, "contiene una cantidad gigantesca de partículas por cm3 ... y tantas antipartículas". Por lo tanto, una suma cero que conduce a esta aparente ausencia de materia que llamamos ... vacío. Qué desafío a la definición de diccionario para la cual, desde el siglo XIV, este último es un "espacio que no está ocupado por la materia". Fue contar sin la antimateria y sin la famosa fórmula E = mc², lo que Albert Einstein dedujo de la relatividad especial hace cien años, en 1905.

¿Por qué invertir esta fórmula produciendo materia del vacío? Para Gérard Mourou, las aplicaciones irán desde la creación de una nueva microelectrónica relativista hasta el estudio del Big Bang y la posibilidad de simular agujeros negros. Lo que él llama "luz extrema" hace posible desarrollar una terapia de protones, capaz de atacar tumores sin dañar las células circundantes, una "farmacología nuclear" y la capacidad de controlar la radioactividad de un material con un solo botón. Sin mencionar la fabricación de aceleradores extremadamente compactos que pueden competir con las instalaciones gigantescas del CERN Ginebra. El control de la luz está lejos de haber alcanzado sus límites. El LOA trabaja con el láser, uno de los logros más espectaculares de los descubrimientos que le valieron a Albert d'Einstein el Premio Nobel en 1921.

Gérard Mourou desempeñó un papel importante en el aumento del poder de este rayo de luz coherente obtenido por primera vez en 1960. En 1985, desarrolló un método llamado amplificación de pulso chirrido (CPA) (The World of 8 June 1990). "Durante la noche, creamos una fuente que estaba sobre una mesa y cuya intensidad coincidía con la de las instalaciones del tamaño de un campo de fútbol", dice Gerard Mourou.

ola

Los físicos han estado luchando durante veinte años por la aparición de fenómenos no lineales en intensidades de aproximadamente 1014 W / cm2 (W / cm2) que degradaron la onda y causaron la destrucción de los sólidos en los que nacieron los láseres. Gérard Mourou utilizó fuentes que producen pulsos muy cortos (picosegundos, 10-12 en segundo lugar), una de las características de las cuales era contener una amplia gama de frecuencias. "Para resolver el problema, antes de amplificar el impulso, lo estiramos ordenando los fotones", indica el investigador que, para explicar el CPA, usa la analogía de un grupo de ciclistas que enfrentan un túnel. Para evitar un bloqueo durante un cruce del frente, es necesario reducir la velocidad de algunos ciclistas antes del obstáculo.

Gérard Mourou procede de la misma manera con las frecuencias. Después de separarlos, impone diferentes caminos a cada color utilizando una rejilla de difracción. Después de la amplificación de cada frecuencia, es "suficiente" realizar la operación inversa para encontrar un perfil de pulso idéntico pero mucho más intenso. Con el CPA, la intensidad ha aumentado nuevamente para alcanzar ... 1022 W / cm2 hoy, 1024 W / cm2 en 2006.



"Hasta cierto valor de la intensidad, el componente magnético de la onda incidente sigue siendo insignificante en comparación con su componente eléctrico", explica Gérard Mourou. Pero a partir de 1018 W / cm2, ejerce una presión sobre el electrón. Este último, hasta entonces sujeto a un simple "oleaje", es arrastrado repentinamente por una ola creciente que lo impulsa a alcanzar su propia velocidad, es decir, la de la luz. Entonces entramos en la óptica relativista no lineal. Los electrones desgarrados convierten sus átomos en iones que "tratan de retener los electrones, lo que crea un campo eléctrico continuo, es decir, electrostático, de considerable intensidad". Esto transforma el campo eléctrico alternativo de la onda de luz incidente en un campo eléctrico continuo.

Este fenómeno "extraordinario" genera un campo titánico de teravolts 2 por metro (1012 V / m). "CERN en un metro ...", resume Gérard Mourou. En 1023 W / cm2, el campo electrostático alcanzará el petavolt 0,6 por metro (1015 V / m) ...
A modo de comparación, el Centro de Acelerador Lineal de Stanford (SLAC) acelera las partículas hasta gigaelectronvolts (GeV) de 50 en 3 km. "En teoría, podemos hacer lo mismo en una distancia del orden del diámetro de un cabello", dice el investigador. En su época, Enrico Fermi (1901-1954) creía que para alcanzar el petavolt, el acelerador debía rodear la Tierra.

"Los electrones empujados por la luz terminan tirando de los iones detrás de ellos", continúa Mourou. A partir de ahora, el barco lleva ancla. La luz inicial generó un haz de electrones e iones. La LOA ha logrado acelerar los electrones hasta las energías de Mega-electronvolts (MeV) de 150 en distancias de unas pocas decenas de micras. Tiene la intención de empujar primero a GeV, y mucho más tarde.

Mini Big Bang

Paralelamente a este desarrollo que podría eventualmente competir con los aceleradores de partículas grandes, Gérard Mourou dijo que estaba muy cerca, aún gracias a las enormes intensidades luminosas obtenidas, para "golpear el vacío", es decir, revelar " algo "donde no había nada en apariencia.

En realidad, no es una operación mágica sino, "simplemente", revelar lo que era invisible. El objetivo teórico es una intensidad de 1030 W / cm2. Para obtener este valor, los físicos consideran el vacío como un dieléctrico, es decir, un aislante. De la misma manera que una intensidad demasiado fuerte "encaja" en un condensador, es posible "cerrar el vacío".

Pero ¿qué pasará entonces? Lo que partículas extrañas fluirán que el vacío? Una vez más, el misterio es rancio. Habrá un par electrón-positrón. Una partícula y su antipartícula, que son más ligeros y, por tanto, los que, en palabras de Einstein, se cobrará la menor cantidad de energía que se produce. Y ese mínimo también es bien conocido: 1,022 MeV.

Por lo tanto, todo parece estar listo para el caso hace su primera aparición desde el vacío en un laboratorio. Este mini-Big Bang podría ocurrir incluso antes de que el 1030 W / cm2. El Sr. Mourou piensan que el uso de rayos X o rayos gamma, sería posible reducir el umbral de alrededor de 1023 1024 W / cm2. Pero es precisamente el objetivo de la carta de acuerdo para los próximos años

El artículo en la edición 19.10.05 del Mundo


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