Cuchillas de Luz: Una técnica de sobremesa generará campos magnéticos de megateslas
Energía
Equipo Editorial del Sitio Web de Innovación Tecnológica - 17 de julio de 2025
Ilustración conceptual de la implosión de microtubos por álabes: los álabes internos en forma de diente de sierra del objetivo cilíndrico inducen flujos cargados fuera del eje, lo que genera fuertes corrientes y campos magnéticos de megateslas. [Imagen: Masakatsu Murakami]
Hojas de luz
Científicos japoneses han ideado una técnica para generar campos magnéticos ultrafuertes en el laboratorio, que se acercan a la escala de millones de teslas: los campos magnéticos en el régimen de los megateslas son comparables a los que se encuentran cerca de estrellas de neutrones fuertemente magnetizadas o en chorros astrofísicos.
Sólo para darle una idea de lo que esto significa, el récord mundial de un campo magnético generado en laboratorio es 45 tesla .
Se trata de una configuración compacta, accionada por láser, que debería facilitar la construcción del equipo de laboratorio necesario. El equipo ha denominado el método "implosión de microtubos laminados".
Todo implica dirigir pulsos láser muy potentes, cada uno con una duración de femtosegundos, hacia un objetivo cilíndrico (el microtubo), que contiene cuchillas internas dentadas. Estas cuchillas hacen que el plasma generado por los pulsos láser gire asimétricamente, generando corrientes circulantes cerca del centro.
La corriente resultante produce de forma autoconsistente un campo magnético axial muy intenso, que supera los 500 kiloteslas (0,5 megateslas), aproximándose al régimen de megateslas. No se requiere campo magnético externo.
Este mecanismo contrasta marcadamente con la compresión magnética tradicional, que se basa en la amplificación de un campo magnético inicial, un campo magnético externo denominado campo semilla. En la implosión de microtubos laminados, el campo se genera desde cero, energizado exclusivamente por interacciones láser-plasma.
Además, se pueden generar campos magnéticos intensos de forma robusta incorporando estructuras al objetivo que rompen la simetría cilíndrica. Este proceso crea un bucle de retroalimentación en el que corrientes de partículas cargadas (compuestas por iones y electrones) intensifican el campo magnético, lo que a su vez confina estas corrientes con mayor fuerza, amplificando aún más el campo.
Conceptos del mecanismo de generación del campo de megateslas (arriba) y simulaciones para el caso de ocho palas (abajo). [Imagen: Pan/Murakami - 10.1063/5.0275006]
Astrofísica, fusión nuclear y cuántica
Una vez construido el nuevo generador de campo magnético, lo que no debería llevar mucho tiempo, estos campos magnéticos tendrán un amplio uso científico, en particular para permitir experimentos de laboratorio para estudiar fenómenos astrofísicos, como chorros magnetizados expulsados por varios tipos de cuerpos celestes e incluso el interior de las estrellas.
Otras aplicaciones incluyen la fusión nuclear láser , que facilita el desarrollo de esquemas de ignición rápida de haces de protones, y la electrodinámica cuántica, para el estudio de fenómenos cuánticos no lineales.
«Este enfoque ofrece una forma nueva y poderosa de crear y estudiar campos magnéticos extremos en un formato compacto. Proporciona un puente experimental entre los plasmas de laboratorio y el universo astrofísico», afirmó el profesor Masakatsu Murakami, de la Universidad de Osaka.
Para los equipos experimentales interesados en construir el aparato, los dos investigadores construyeron un modelo analítico de apoyo, demostrando las leyes de escalamiento fundamentales y las estrategias de optimización de objetivos.
Artículo: Generación de un campo magnético de gigagauss mediante la implosión de microtubos de álabes
Autores: D. Pan, Masakatsu Murakami. Revista: Física de Plasmas. Vol.: 32, 072107. DOI: 10.1063/5.0275006.
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