Vivir la vida en el carril rápido puede ser tremendamente emocionante, dándonos el "tiempo de nuestras vidas", pero ¿cuánto dura realmente? Experimentos en el Instituto Tata de Investigación Fundamental TIFR, Mumbai han respondido esta pregunta por un montónde electrones viajando más rápido que la luz ¡abróchense los cinturones de seguridad! a través de una pieza de vidrio. Este estudio, realizado en colaboración con el Laboratorio Rutherford Appleton en el Reino Unido y el Centro de Estudios y Aplicaciones de Láser Intenso CELIA en Francia, apareció en el Cartas de revisión física el 5 de febrero de 2018.
¿Por qué es importante esta pregunta? Hay muchas razones. En primer lugar, estos electrones impulsan pulsos de corriente gigantes millones de amperios que pueden generar algunos de los estados de materia más exóticos que el hombre haya producido, imitando las condiciones que se encuentran en las estrellas y el planetanúcleos en un laboratorio terrestre. Y eso no es todo. Están en el centro de las tecnologías que producen fuentes avanzadas de rayos X, electrones e iones para aplicaciones en la industria y la medicina por una razón importante: pueden generarse en una mesa pequeñaarriba, a diferencia de los métodos convencionales que involucran enormes aceleradores.
Estos pulsos de electrones son producidos por un láser de alta potencia que irradia un objetivo de vidrio alojado en una cámara de vacío sobre una mesa. El láser, enfocado a un punto de micrómetro crea una intensidad tan monstruosa que no solo expulsa los electrones en el vidrio al instantedesde sus ubicaciones, pero también las patea, casi instantáneamente, para acelerar la aproximación a la de la luz en el espacio libre. Dado que el pulso de luz que impulsa estos electrones es ultracorto 10's de femtosegundos en nuestro caso, estos pulsos de electrones también son extremadamente cortos., se ralentiza en vidrio y, como resultado, muchos de estos electrones terminan viajando más rápido que la luz dentro de ese medio. En estas condiciones, los electrones emiten un tipo especial de radiación llamada radiación de Cherenkov. Por lo tanto, esta radiación da una medida del número deelectrones 'más rápidos que la luz' y su "vida útil" en el medio.
¿Cuánto dura esta radiación? El desafío al medir esto es que la escala de tiempo de esta emisión es inferior a la más baja que se puede medir con circuitos electrónicos normales, que generalmente es unas pocas billonésimas de segundo. Por lo tanto, el equipo genera una 'luz- Obturador ultrarrápido inducido 'que dura dos billonésimas de segundo, que se activa con el mismo láser. Con este obturador ultrarrápido, pueden medir la evolución temporal de la señal de Cherenkov y, por lo tanto, la vida útil de estos electrones superluminales conuna resolución temporal mejorada de 1000 x. Descubrieron el sorprendente resultado de que los electrones rápidos viven mucho más tiempo dentro de un sólido, mucho más tiempo que el tiempo que teóricamente deberían tomar para atravesar el objetivo, durando más de 2000 veces más que el excitante pulso láser.hecho por científicos de CELIA arroja luz sobre algunos de estos comportamientos peculiares.
¿Cómo es útil este hallazgo? Por un lado, el conocimiento de la vida útil de estos electrones rápidos ayuda a desentrañar su proceso de transporte en sólidos, que es crucial para varias áreas de la ciencia de alta densidad de energía que van desde la fusión impulsada por láser hasta el desarrollo de radiación avanzadafuentes para aplicaciones industriales y médicas.
¡La vida en el carril rápido no solo es emocionante, sino que también puede ser útil!
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Materiales proporcionados por Instituto Tata de Investigación Fundamental . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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