Un grupo de investigadores, entre los que se encuentra un catedrático de la Universidad Politécnica de Madrid, demuestran que es posible generar campos magnéticos ultraintensos de dicha magnitud.
Los campos magnéticos se utilizan hoy día en diversas áreas de la física, la ingeniería y la medicina, con aplicaciones prácticas que van desde los timbres hasta los trenes de levitación magnética. Desde los descubrimientos de Nikola Tesla en el siglo XIX, los investigadores se han esforzado por obtener en el laboratorio campos magnéticos intensos para realizar tanto estudios fundamentales como aplicaciones tecnológicas.
Recientemente, un grupo de investigadores dirigido por el profesor Masakatsu Murakami del Instituto de Ingeniería del Láser (ILE) de la Universidad de Osaka, ha descubierto un mecanismo novedoso llamado “implosión de microtubos” para generar campos magnéticos ultra-intensos.
En el equipo participan investigadores del ILE, de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), de la Universidad de California en San Diego y del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de la República Checa.
Estos investigadores han demostrado la generación de campos magnéticos ultra-intensos mediante simulaciones PIC (Particle-In-Cell) utilizando supercomputadores. “Sorprendentemente, los campos magnéticos alcanzados son tres órdenes de magnitud mayores que los máximos alcanzados en el laboratorio. Estos campos ultra-intensos sólo se presentan en cuerpos celestes, tales como las estrellas de neutrones y los agujeros negros”, explican los investigadores.
El método propuesto para obtener estos campos consiste en iluminar un diminuto microtubo de plástico de diámetro aproximadamente igual a la décima parte del grosor de un cabello humano mediante pulsos láser ultra-intensos. Estos pulsos generan electrones rápidos con temperaturas de decenas de miles de millones de grados. Los electrones rápidos -junto con los iones fríos- se expanden hacia la cavidad interior del microtubo a velocidades cercanas a la de la luz. Un campo magnético inicial uniforme orientado según el eje del cilindro y con una intensidad del orden de unos pocos kT curva la trayectoria de las partículas cargadas durante su implosión debido a la fuerza de Lorentz, produciendo corrientes azimutales extraordinariamente altas de aproximadamente 1015 amperios/centimetro cuadrado en las proximidades del eje del cilindro. Estas corrientes son las que generan campos magnéticos ultra-intensos del orden de los MT.
El desarrollo de este novedoso concepto de implosión de micro-cilindros magnetizados fue realizado en su mayor parte durante la estancia del catedrático de la UPM Javier Honrubia en el ILE como profesor invitado de la Universidad de Osaka. Su contribución se ha centrado en el desarrollo del concepto, el diseño de los blancos cilíndricos y la realización de simulaciones PIC en los supercomputadores MareNostrum-IV de la Red Española de Supercomputación y Magerit del CeSViMa de la UPM.
Un concepto prometedor
El estudio ha confirmado, por primera vez, que con la tecnología láser actual se pueden obtener campos magnéticos del orden de los MT mediante la implosión de microtubos huecos magnetizados. El concepto es prometedor para abrir nuevas fronteras en muchas ramas de la física fundamental y aplicaciones en términos de campos magnéticos ultra-intensos.
“La generación de campos magnéticos de MT conducirá a investigaciones fundamentales pioneras en diversas áreas, tales como la electrodinámica cuántica, la astrofísica y la ciencia de los materiales, así como otras aplicaciones prácticas de vanguardia”, sostiene el catedrático de la UPM.
La revista Scientific Reports, del grupo Nature, que publica investigaciones originales de todas las áreas de las ciencias, acaba de publicar un artículo firmado por los investigadores sobre este descubrimiento. El artículo, titulado “Generation of megatesla magnetic fields by intense-laser-driven microtube implosions”, es una muestra más del interés que estas investigaciones han despertado en la comunidad científica.
En los primeros 10 días, acumulaba más de 2.900 consultas y se situaba dentro del 1% de artículos publicados por el grupo Nature que han captado mayor atención. Según el índice “Altmetric”, que calcula la atención de una noticia online, ésta ya se encuentra en los 208 puntos. Además, el Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab de la Nasa ha realizado un vídeo explicando en qué ha consistido este hallazgo científico.
Interesantísimo artículo . Muchas gracias por su edición .
Una aplicación interesante y práctica sería sobre los raíles de lanzamiento y de los elementos de recogida de las aeronaves desde las cubiertas de los portaviones . Los denominados EMALS – ElectroMagnetic Aircraft Launch System – y AAG – Advanced Arresting Gear – .