José Pichel Andrés/DICYT El futuro láser de petavatio del Centro de Láseres Pulsados Ultracortos Ultraintensos (CLPU) podrá contribuir al avance de la Física Cuántica, ya que permitirá encontrar nuevas partículas que en la actualidad se han descrito de forma teórica, pero cuya existencia aún no se ha probado experimentalmente. Este tipo de investigación, que se lleva a cabo en un gran acelerador de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) del CERN, también se puede desarrollar gracias a un láser pulsado de gran potencia como el que se instalará en el Parque Científico de la Universidad de Salamanca, según se ha explicado hoy en la Primera Reunión de Usuarios del CLPU.

Daniele Tommasini, investigador de la Universidad de Vigo, ha intervenido en este encuentro para explicar la posibilidad de realizar experimentos de Física de partículas con el futuro láser. "Así como en Ginebra tienen el acelerador LHC, el láser de Salamanca se puede utilizar para hacer algunos experimentos importantes en una parte determinada del sector de la Física de partículas con un gasto mucho menor, obviamente", ha afirmado en declaraciones recogidas por DiCYT.

Estos experimentos consistirían en buscar nuevas partículas, como los axiones, de masa muy pequeña y sin carga eléctrica, cuya existencia aún no ha sido demostrada; u otras partículas con una pequeña fracción de carga electrónica, denominadas "partículas minicargadas". El láser de petavatio permitiría también "buscar efectos del vacío cuántico en electrodinámica cuántica", se trataría de comprobar la Teoría Cuántica, que trata de explicar el comportamiento físico de los objetos, en la interacción entre los protones, las partículas subatómicas de carga positiva. Aunque estos futuros trabajos no tienen nada que ver con la búsqueda del bosón de Higgs, que está de actualidad tras la presentación de algunos resultados por parte del Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés), también supondrían nuevos avances para la Física de partículas.

"La razón por la cual este láser es particularmente importante es que contiene un número enorme de fotones", asegura Daniele Tommasini en referencia a las partículas que componen la luz. "Los pulsos de este láser son tan potentes que contienen un número de partículas que es 10.000 millones de veces mayor que el número de partículas de los pulsos del LHC. Obviamente, el LHC sigue siendo conveniente porque las partículas tienen más energía, es decir, los protones y antiprotones de los pulsos que chocan en el LHC tienen una energía mayor, pero aquí hay más partículas y esto es lo que hace este láser especialmente importante", subraya.

En definitiva el láser del CLPU, "se puede usar para comprobar modelos de nueva Física donde intervienen nuevas partículas, no sólo los electrones y positrones, sino axiones y otras partículas minicargadas que están predichas por varias teorías de Física de partículas". Por ejemplo, servirá para "comprobar que los protones interactúan entre ellos intercambiándose parejas virtuales de electrones-prositrones. Esto es una predicción de la Teoría Cuántica, la existencia de otras partículas en los estados intermedios de un proceso", explica el científico.

Avances en la fusión nuclear

Sin embargo, el láser de petavatio tiene más aplicaciones en la investigación más vanguardista. Otra de ellas la ha presentado Jesús Álvarez, científico del Instituto de Fusión Nuclear de la Universidad Politécnica de Madrid, que ha hablado, precisamente, de las posibles aplicaciones del láser en fusión nuclear. En la fusión nuclear, varios núcleos atómicos se unen para formar un núcleo más pesado, proceso contrario al de la fisión nuclear, que divide el núcleo y que actualmente es la base, por ejemplo, de las centrales nucleares. Sin embargo, el potencial de la fusión nuclear sería mucho mayor, pero sólo hay reactores en fase de investigación. "Nosotros desarrollamos materiales para las cámaras de reacción de fusión. Uno de los problemas que tenemos es que esos materiales van a estar sometidos a una gran cantidad de radiación y tenemos que saber si van a ser capaces de soportar esa radiación. Una de las aplicaciones de los láseres ultraintensos es simular o recrear esos entornos de alta radiación para validar o caracterizar esos materiales", afirma.

Jesús Álvarez trabaja en el proyecto europeo HiPER (High Power laser Energy Research o Investigación sobre Energía con Láseres de Alta Potencia) que estudia la fusión por confinamiento inercial mediante láser. "Hay que distinguir entre fusión por confinamiento magnético, en la que la el proyecto más importante es el ITER, que se está construyendo en Francia, y el HiPER, que trata sobre la fusión utilizando láseres para confinar el combustible y producir la reacción de fusión y extraer la energía", comenta.

En este sentido, el láser de petavatio puede tener un papel importante. "De hecho, el sistema que se utiliza en fusión por confinamiento inercial para producir esas reacciones de fusión son láseres muy intensos, así que los láseres juegan ya un papel muy importante en este tipo de fusión", comenta el experto. El objetivo es "recrear en laboratorios pequeños condiciones muy similares que nos permitan testear materiales que en un futuro sean parte del reactor".