Creato il più potente raggio laser della storia

Il più potente raggio laser mai creato è stato recentemente licenziato dall’Università di Osaka in Giappone, dove il laser per gli esperimenti di accensione veloce (LFEX) è stato potenziato per produrre un fascio con una potenza di picco di 2.000 miliardi di watt – cioè due pentawatt – per una durata incredibilmente breve, cioè in circa un millesimo di miliardesimo di secondo o picosecondo.

Valori così grandi sono difficili da afferrare, ma possiamo pensare ad esso come ad un laser un miliardo di volte più potente di un tipico proiettore da stadio o come la potenza complessiva di tutta l’energia solare del sole che cade su Londra. Immaginiamo di concentrare tutta che l’energia solare su una superficie grande come un capello umano per la durata di un trilionesimo di secondo: questa è essenzialmente la potenza del laser LFEX.

LFEX è solo uno di una serie di laser di altissima potenza che sono in fase di costruzione in tutto il mondo, che vanno dal gigantesco 192-fascio National Ignition Facility, in California, al laser CoReLS in Corea del Sud, e al laser Vulcan al Laboratorio Rutherford Appleton poco fuori Oxford, nel Regno Unito, solo per citarne alcuni.

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Ci sono altri progetti in fase di progettazione – di cui il più ambizioso è probabilmente l’infrastruttura estrema Luce, una collaborazione internazionale con sede in Europa orientale dedicata alla costruzione di un laser a 10 volte più potente anche di LFEX.

Ma che cosa sta guidando gli scienziati di tutto il mondo nel costruire questi gioielli di tecnologia ottica ed elettronica? Che cosa preme abbastanza per convincere i politici a stanziare tali significativi fondi di ricerca per sostenere questi enormi progetti?

Ricreare l’universo primordiale

La prima ragione che viene in mente è che il “fattore wow” è decisamente associato con i laser. Ma c’è molto di più che semplici scienziati emozionati e appassionati di immaginazione.

I laser molto potenti sono l’unico mezzo che abbiamo per ricreare gli ambienti estremi si trovano nello spazio, come nell’atmosfera delle stelle – compreso il nostro Sole – o nel nucleo di pianeti giganti come Giove. Quando questi ultra – potenti laser sono sparati contro la materia, questa è istantaneamente vaporizzata, portando alla creazione di un gas ionizzato estremamente caldo e denso, che gli scienziati chiamano un plasma. Questo estremo stato della materia è estremamente raro sulla Terra, ma molto comune nello spazio – quasi il 99% della materia ordinaria nell’universo si crede sia in uno stato vicino al plasma.

I laser ultra – potenti consentono di creare una piccola replica di questi stati e degli oggetti estremi situati nell’universo in modo tale che essi possono essere studiati in modo controllato in laboratorio. In un certo senso, ci permettono di viaggiare indietro nel tempo, in quanto possono ricreare le condizioni presenti nell’universo primordiale, pochi istanti dopo il Big Bang. Questi ambienti estremamente densi e caldi, che solo i laser ultra -potenti possono creare, ci hanno già insegnato molto sulla evoluzione del nostro universo e sul suo stato attuale.

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Individuare nuove fonti di energia

Da un punto di vista più pratico, gli impianti laser non sono interessanti solo per il loro contributo alla ricerca teorica, ma sono anche alla base di applicazioni pratiche cruciali. Ad esempio, la ricerca corrente nella generazione di energia alternativa e pulita o dell’assistenza sanitaria. Il LFEX, principalmente, si applica al primo campo, siccome è integrato nello studio e nella ricerca sulla fusione nucleare.

A differenza della fissione nucleare, la fusione nucleare non genera rifiuti radioattivi. Questo significa che i combustibili della fusione sono molto più facili da memorizzare e gestire – possiamo usare l’acqua di mare e il litio, un po’ più comodo e più facile da trovare dell’uranio.

La fusione nucleare è ciò che crea e sostiene l’immensa energia delle stelle, ma richiede un significativo contributo di competenza nell’avviare la reazione a catena. I laser ad alta potenza, come LFEX sono i migliori candidati per il lavoro. In realtà i risultati preliminari sono incoraggianti, alla luce di un test presso l’impianto dell’US National Ignition in cui si riesce a generare più energia di quanta ne sia stata spesa l’anno scorso.

La ricerca sulle particelle della fisica

Questa classe di ultra – potenti laser è anche estremamente interessante perché rappresentano una alternativa molto più compatta ed economica (a confronto) ai grandi acceleratori di particelle come quello del CERN – che misurano molti chilometri di lunghezza. Ad alta potenza, i laser negli acceleratori di particelle sono in grado di generare raggi X di alta qualità senza la necessità di utilizzare particelle radioisotope che hanno bisogno di un uso attento. Questi raggi x indotti dai laser possono poi essere utilizzati per scattare immagini ad alta risoluzione dei tessuti biologici in un modo davvero compatto ed economico. Ad esempio, si può avere una tomografia guidata laser di un insetto.

I ricercatori stanno anche lavorando sull’utilizzo di fasci di ioni guidati dai laser come terapia per la cura del cancro. Questa tecnica è stata finora limitata a causa del costo e delle dimensioni degli acceleratori convenzionali. Una terapia per il cancro basata sui laser sarebbe conveniente per un numero molto maggiore di ospedali, e si potrebbe anche portare questa efficace tecnica di cura del cancro a un numero molto maggiore di pazienti.

Così l’ultra potenza che il laser LFEX è in grado di fornire, anche solo per un brevissimo istante, non è solo un nuovo giocattolo, ma un passo in avanti entusiasmante nell’applicazione della tecnologia dei laser ad una più ampia gamma di discipline – dal mondo apparentemente astratto del universo primordiale, agli usi molto reali della medicina e della fisica, fornendo strumenti per risparmiare energia, diagnosticare malattie o combattere il cancro.

Via | grist

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