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Científicos recrean las condiciones dentro de las estrellas con láseres compactos

La densidad de energía contenida en el centro de una estrella es más alta de lo que se puede imaginar: muchos miles de millones de atmósferas en comparación con una atmósfera de presión con la que vivimos en la superficie de la Tierra. Estas condiciones extremas sólo pueden recrearse en el laboratorio a través de experimentos de fusión con los láseres más grandes del mundo, que son del tamaño de estadios.
Ahora, científicos han realizado un experimento en la Universidad Estatal de Colorado (CSU, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos, que ofrece una nueva vía para crear condiciones tan extremas, con láseres mucho más pequeños y compactos que utilizan pulsos láser ultra-cortos que irradian nanocables alineados en matrices.
Los experimentos, conducidos por el profesor Jorge Rocca, de los Departamentos de Ingeniería Eléctrica e Informática y Física de la Universidad de Colorado, midieron con precisión cómo de profundo penetran estas energías extremas las nanoestructuras. Se realizaron estas mediciones mediante el monitoreo de los rayos X característicos emitidos desde la matriz de nanocables, en los que la composición del material cambia con la profundidad.
Los modelos numéricos validados por los experimentos predicen que el aumento de las intensidades de irradiación a los niveles más altos posibles gracias a los láseres ultrarrápidos actuales podría generar presiones que superan a las del centro de nuestro sol.
Los resultados, publicados este miércoles en 'Science Advances', abren un camino para obtener presiones sin precedentes en el laboratorio con láseres compactos. El trabajo podría abrir una nueva investigación sobre la física de alta densidad de energía; cómo se comportan los átomos altamente cargados en los plasmas densos; y cómo se propaga la luz a altas presiones, temperaturas y densidades.
La creación de materia en el régimen de densidad de energía ultra-alta podría aportar información para el estudio de la fusión por láser, utilizando láseres para impulsar reacciones controladas de fusión nuclear, y a comprender mejor los procesos atómicos en ambientes astrofísicos y de laboratorio extremos.
La capacidad de crear materia de densidad energética ultra alta utilizando instalaciones más pequeñas es, por lo tanto, de gran interés para hacer estos regímenes extremos de plasma más accesibles para estudios y aplicaciones fundamentales. Una de estas aplicaciones es la conversión eficiente de la luz láser óptica en destellos brillantes de rayos X.