Crean en la Tierra una luz tan brillante como mil millones de soles

Los científicos dispararon su láser Diocles a electrones suspendidos en helio para medir cómo los fotones del láser, considerados tanto partículas como ondas de luz, se dispersaban después de golpear un solo electrón.

En condiciones típicas, como cuando la luz de una bombilla o del Sol golpea una superficie, ese fenómeno de dispersión hace posible la visión. Pero un electrón -la partícula cargada negativamente presente en la materia que forma los átomos- normalmente dispersa un solo fotón de luz a la vez. Y el electrón promedio rara vez goza de ese privilegio, incluso es golpeado sólo una vez cada cuatro meses aproximadamente, según explican los científicos en un comunicado.

Aunque anteriores experimentos con láser habían dispersado unos pocos fotones del mismo electrón, ahora el equipo logró dispersar cerca de 1.000 fotones a la vez. En las intensidades ultra-altas producidas por el láser, tanto los fotones como los electrones se comportaron de manera muy diferente de lo habitual.

«Cuando tenemos esta luz increíblemente brillante, resulta que la dispersión -esta cosa fundamental que hace que todo sea visible- cambia fundamentalmente en la naturaleza», dice Donald Umstadter, del Laboratorio de Luz Extrema de la universidad.

Un fotón de luz estándar normalmente se dispersará en el mismo ángulo y con la misma energía que tenía antes de golpear al electrón, independientemente de lo brillante que podría ser su luz. Sin embargo, el equipo de Umstadter encontró que, por encima de cierto umbral, el brillo del láser altera el ángulo, la forma y la longitud de onda de la luz dispersa.

«Es como si las cosas aparecieran de manera diferente a medida que aumentamos el brillo de la luz, lo cual no es algo que normalmente experimentemos», señala Umstadter. «Cuando (un objeto) se vuelve más brillante, suele verse igual que con un nivel de luz baja. Pero aquí, la luz está cambiando la apariencia (del objeto) . La luz llega en ángulos diferentes, con diferentes colores, dependiendo de lo brillante que sea».

Ese fenómeno se debe en parte a un cambio en el electrón, que abandona su habitual movimiento hacia arriba y hacia abajo a favor de un patrón de vuelo en forma de 8. Como en condiciones normales, el electrón también expulsa su propio fotón, que fue soltado por la energía de los fotones entrantes. Sin embargo, los investigadores encontraron que el fotón expulsado absorbe la energía colectiva de todos los fotones dispersados, otorgándoles la energía y la longitud de onda de una radiografía.

Las propiedades únicas de los rayos X pueden aplicarse en múltiples formas. Su gama extrema pero estrecha de energía, combinada con su extraordinariamente corta duración, podría ayudar a generar imágenes en tres dimensiones en la escala nanoscópica, mientras se reduce la dosis necesaria para producirlos.

Esas cualidades podrían calificarlo para cazar tumores o microfracturas que eludan los rayos X convencionales, mapear los paisajes de materiales moleculares nanoscópicos para la tecnología de semiconductores , o detectar amenazas cada vez más sofisticadas en los controles de seguridad . Físicos atómicos y moleculares también podrían emplear los rayos X como una forma de cámara ultrarrápida para capturar instantáneas del movimiento de los electrones o reacciones químicas.

(Más información: Proponen un método para transformar luz en materia )