Científicos recrean condiciones de una estrella en laboratorio y abren nuevas puertas para la energía

Un grupo de científicos liderado por investigadores del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) logró observar, en fracciones de billonésimas de segundo, cómo un láser transforma un metal en plasma, un estado de la materia que se encuentra en las estrellas. La investigación, publicada en Nature Communications, marca un paso clave en el desarrollo de la fusión láser, considerada una opción para obtener energía limpia en el futuro.

El experimento combinó dos láseres avanzados en la estación HED-HiBEF del European XFEL, en Alemania. Un pulso láser impactó un delgado alambre de cobre, vaporizándolo instantáneamente y elevando su temperatura a millones de grados, condiciones similares a las que existen en estrellas de neutrones o en explosiones de rayos gamma.

La observación precisa del proceso de ionización y disolución de iones altamente cargados en tan solo diez picosegundos abre nuevas posibilidades para entender y controlar la fusión láser.

El proceso físico comienza cuando los electrones cercanos al núcleo atómico son desplazados por el láser. Estos electrones de alta energía generan ondas que expulsan más electrones, formando plasma. Luego, los electrones pierden energía y los átomos vuelven a su estado neutro, en un ciclo que dura solo unos diez picosegundos.

La técnica de bombeo-sondeo permitió a los investigadores medir en tiempo real la evolución de los iones de cobre, que perdieron hasta 22 electrones. La energía de los rayos X utilizados en la sonda coincidió con saltos electrónicos específicos, permitiendo captar la dinámica interna del plasma con una resolución sin precedentes.

Estos hallazgos son fundamentales para perfeccionar las herramientas de diagnóstico en fusión nuclear, un paso clave para diseñar reactores más eficientes. Ulf Zastrau, responsable del experimento, afirmó que el trabajo demuestra el poder de los láseres y allana el camino para futuras instalaciones de fusión láser.

La recopilación de datos permitirá construir simulaciones más precisas, acelerando el desarrollo de reactores de fusión que puedan ofrecer energía limpia y sostenible en el futuro cercano.