Un experimento con electrones de plasma y láser ha conseguido aplicar la fuerza de la luz para conseguir la aceleración directa de la materia, en un dispositivo que ha sido denominado 'cohete óptico'.
En la prueba, realizada en la Universidad de Nebraska-Lincoln, los electrones de plasma en los caminos de los intensos pulsos de luz láser casi instantáneamente se aceleraron cerca de la velocidad de la luz.
El profesor de Física Donald Umstadter, quien dirigió la investigación, dijo que la nueva aplicación podría llamarse acertadamente un "cohete óptico" debido a la tremenda cantidad de fuerza que ejerce la luz en el experimento. Los electrones fueron sometidos a una fuerza casi un trillón de billones de veces mayor que la que siente un astronauta lanzado al espacio.
"Esta nueva y única aplicación de luz intensa puede mejorar el rendimiento de los aceleradores de electrones compactos", dijo. "Pero el aspecto científico más novedoso y más general de nuestros resultados es que la aplicación de la fuerza de la luz dio como resultado la aceleración directa de la materia".
El cohete óptico es el último ejemplo de cómo las fuerzas ejercidas por la luz se pueden usar como herramientas, dijo Umstadter.
La luz de intensidad normal ejerce una fuerza pequeña cada vez que se refleja, se dispersa o se absorbe. Una aplicación propuesta de esta fuerza es una "vela" que podría usarse para propulsar naves espaciales. Sin embargo, debido a que la fuerza de la luz es extremadamente pequeña en este caso, necesitaría ser ejercida continuamente durante años para que la nave alcance una alta velocidad.
Otro tipo de fuerza surge cuando la luz tiene un gradiente de intensidad. Una aplicación de esta fuerza de luz es una "pinza óptica" que se usa para manipular objetos microscópicos. Aquí nuevamente, la fuerza es extremadamente pequeña.
En el experimento de Nebraska, los pulsos de láser se enfocaron en plasma. Cuando los electrones en el plasma fueron expulsados de las trayectorias de los pulsos de luz por sus fuerzas gradientes, las ondas de plasma fueron impulsadas en las estelas de los pulsos, y los electrones atraparon las ondas de wakefield, lo que aceleró aún más los electrones a energía ultra relativista.
La nueva aplicación de luz intensa proporciona un medio para controlar la fase inicial de la 'aceleración de wakefield' y mejorar el rendimiento de una nueva generación de aceleradores de electrones compactos, que se espera allanen el camino para una gama de aplicaciones que anteriormente no eran prácticas debido a la enorme tamaño de aceleradores convencionales.
