LASER Y FUSIÓN por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico numerario

La inter-conversión entre la energía y la materia quedó establecida en la ecuación de Einstein. Las reacciones nucleares tenían una explicación razonable, así como todos los procesos en los que la velocidad de la luz se alcanzaba o casi se lograba. La conceptualización que ello conlleva cambió drásticamente las bases del mundo científico. La luz, que desde Maxwell se entendía que era un campo eléctrico y otro magnético oscilantes y perpendiculares, lo que suponía una interpretación a la luz de la Mecánica Clásica que, por fin, concretaba la respuesta a la pregunta fundamental de cuál era su naturaleza, daba un salto cualitativo al recuperar la concepción corpuscular newtoniana y se concretaba en una partícula sin masa en reposo, que Einstein bautizó con el nombre de fotón. Un poco después, en la década de los veinte del siglo pasado, la dualidad onda corpúsculo vino a introducir una dosis de coherencia en un marco, el cuántico que, por fin, había permitido explicar alguno de los procesos que tenían lugar a nivel microscópico y que sacudieron la Física de finales del XIX y comienzos del XX, introduciendo elementos contra-intuitivos, alguno de los cuales, todavía siguen esperando una comprensión cabal.

 

Esa fiebre científica fue lo suficientemente fértil como para ir albergando conceptos nuevos que impulsaban campos científicos desconocidos. La explicación de los mecanismos de absorción y emisión de radiación supusieron una explicación a muchos fenómenos hasta entonces inexplicados. Pero la Cuántica siempre es sospechosa de albergar novedades ignotas. La emisión estimulada, consistente en, como su nombre indica, estimularla a que tenga lugar, es decir que se producirá un fotón, porque otro igual se ha introducido y el sistema replica amplificando la entrada y produciendo otro igual al que se hace incidir. En 1905 ya se disponía del concepto de emisión estimulada, gracias a Einstein, pero cosa bien distinta era disponer de un dispositivo que le empleara. Habría que esperar hasta la década de los 60 para que se construyera tal dispositivo. Y, aun así, se popularizó la referencia de que el denominado Láser era una solución en busca de problema. Ciertamente, la tecnología fue aportando componentes que mejoraron sustancialmente sus prestaciones. Hasta la década de los 80 no se dispusieron en cantidad y calidad suficientes para incorporarse a las tareas de investigación con carta de naturaleza.

 

Lo que empezó en el rango de frecuencias de microondas, de hecho, el primer dispositivo se denominó MASER, haciendo referencia a la M de microondas, fue progresivamente haciéndose realidad, gradualmente, en todo el rango del espectro electromagnético. El rango de Rayos X es uno más, que es más energético que el ultravioleta, pero menos que el de los rayos gamma. Las frecuencias de rayos X tienen que ver con las de los electrones de las capas internas. La potencia de los láseres ha ido creciendo progresivamente conforme la tecnología avanza y la Ciencia de Materiales es capaz de suministrar componentes capaces de trabajar en condiciones energéticas más exigentes. Actualmente, el láser de rayos X más potente está situado en el SLAC (National Accelerator Laboratory) y operada por la Universidad de Stanford, en Estados Unidos.  Se ha empleado para producir “materia densa caliente” a dos millones de grados, que no es más que un plasma sólido partiendo de papel de aluminio y que alcanzó una temperatura de unos dos millones de grados. El proceso se produjo en un tiempo de una billonésima de segundo. El marco de estudio es tratar de conocer los procesos de fusión nuclear que tienen lugar en el Sol.

 

Anteriormente se había logrado crear un plasma, pero de gases, pero no se había logrado con materiales sólidos. Esto requería láseres más potentes que los usuales. La longitud de onda ultracorta del laser de rayos X permite penetrar en un sólido denso y generar el plasma en un cubo de una milésima de centímetro de lado. Lograr explicar la masa densa y caliente está en la base para poder analizar y recrear el proceso de fusión nuclear que acontece en estrellas, como nuestro Sol. El mismo láser logró desnudar por completo a un átomo de iodo de los 53 electrones. En 20 femtosegundos el átomo de yodo comenzó a devorar los electrones de otros átomos vecinos, simulando un agujero negro. Cabe conjeturar ¿qué hubiera ocurrido si hubieran sido muchos los átomos de yodo a los que se hubiera desprovisto de todos sus electrones? Cada respuesta a alguna cuestión, abre la formulación de un conjunto de nuevos interrogantes. Lo más grandioso es qué no tenemos ninguna contestación al interrogante de cómo ocurren así las cosas. La voracidad por descubrir es una fuerza superior a la indolencia de conformarnos con lo que sabemos. No se sabe cómo, pero ocurre. Habrá que aceptarlo, sin más. Algún día, quizás, también tengamos explicación para ello.