He disparado uno de los láseres más potentes de Estados Unidos; así es un día de disparo.

Ahmed Helal , Universidad de Texas en Austin

(THE CONVERSATION) Si cruzas el patio frente al edificio de Física, Matemáticas y Astronomía de la Universidad de Texas en Austin , verás una torre de 17 pisos y un enorme edificio en forma de L. Lo que no verás es lo que hay debajo. Dos pisos bajo tierra, tras unas pesadas puertas dobles con un logotipo que la mayoría de los estudiantes jamás ha notado, se encuentra uno de los láseres más potentes de Estados Unidos.

Fui el científico principal de láseres en el Texas Petawatt , o TPW como lo llamábamos, desde 2020 hasta 2024. El Texas Petawatt, actualmente cerrado debido a recortes presupuestarios, era un centro de investigación financiado por el gobierno donde científicos de todo el país solicitaban tiempo para usar equipos especializados. Formaba parte de LaserNetUS , una red de laboratorios de láser de alta potencia del Departamento de Energía.

Este tipo de láser toma un pequeño pulso de luz, lo estira para evitar que destruya los componentes ópticos y lo amplifica hasta que, por un breve instante, transmite más energía que toda la red eléctrica de Estados Unidos. Luego, comprime el pulso a una billonésima de segundo para crear una estrella en una cámara de vacío.

En un día de tiro típico, el objetivo puede ser un trozo de papel de aluminio más fino que un cabello humano, un chorro de gas o una pequeña bolita de plástico; cada uno diseñado para responder a una pregunta científica diferente.

Científicos de todo el país solicitaron tiempo en TPW para estudiar desde la física del interior estelar y la energía de fusión hasta nuevos enfoques para el tratamiento del cáncer .

La mayoría de la gente oye hablar de láseres de petavatios y se imagina algo sacado de una película. En realidad, una jornada de trabajo consiste en horas de trabajo silencioso y repetitivo, seguidas de unos 10 segundos de descanso.

Actualmente trabajo como científico investigador en la Universidad de Texas en Austin , estudiando la interacción de los láseres con diferentes materiales, pero un día típico de rodaje durante mi tiempo al frente de TPW sería algo así:

7 de la mañana

Llego dos horas antes de la primera toma programada. Me pongo la bata, las botas y la redecilla para el pelo y entro en la fría y aséptica sala. El láser no se enciende solo; hay que activarlo poco a poco.

Comienzo con el oscilador , una pequeña caja que genera el primer pulso de luz. Anoto los parámetros que definen el comportamiento del láser durante el disparo: energía, frecuencia central, presión de vacío en los tubos, nivel y caudal del agua de refrigeración. En esta etapa, estos parámetros son fijos independientemente del experimento. El láser debe funcionar siempre de la misma manera antes de que pueda comenzar la investigación. Luego, enciendo el láser de bombeo, que amplificará este pequeño pulso de nanojulios a aproximadamente medio julio.

El sistema necesita al menos 30 minutos para estabilizarse. Durante ese tiempo, verifico la alineación a través de cada orificio y cada cámara a lo largo de la trayectoria del haz. Una ligera desalineación en esta etapa no solo es un problema, sino que puede ser catastrófica: un haz mal dirigido a máxima potencia puede dañar componentes ópticos que tardan meses en conseguirse y reemplazarse, retrasando así todo el desarrollo del láser.

Construyendo la viga

Una vez que el sistema se ha calentado, envío el haz al primer amplificador: una varilla de vidrio rodeada de potentes lámparas de destello que inyectan luz en el vidrio, como si se estuviera cargando una batería. Con cada pasada, el haz absorbe energía del vidrio y se vuelve más fuerte. Luego, el haz viaja a través de una varilla más grande, donde realiza cuatro pasadas, adquiriendo más energía en cada una hasta alcanzar aproximadamente 12 julios, la energía aproximada de una pelota lanzada con fuerza al otro lado de una habitación.

Este proceso por sí solo lleva casi una hora, la mayor parte de la cual se emplea en comprobar y confirmar la alineación y la energía en cada etapa.

Expando el haz y lo envío a través de la etapa final: los amplificadores de disco . Dos amplificadores, cada uno compuesto por dos enormes discos de vidrio de 30 centímetros, son alimentados por un gran banco de lámparas de destello alimentadas por bancos de condensadores; esencialmente baterías gigantes que almacenan energía eléctrica y la liberan en una ráfaga repentina. Son tan grandes que tienen su propia sala en un piso aparte. Obturadores ópticos rápidos entre cada etapa actúan como compuertas, controlando con precisión cuándo y hacia dónde viaja el haz.

El disparo

Cuando el equipo experimental confirma que el objetivo está en posición, me pide que me prepare para una toma del sistema. Repaso la larga lista de verificación. Probamos los obturadores y cambiamos al modo de toma del sistema. Todos los monitores de las instalaciones muestran el mismo mensaje: «Modo de toma del sistema», y parpadean en rojo.

Me inclino hacia el micrófono en la mesa de control, una pieza antigua que parece sacada de una sala de radio de la Segunda Guerra Mundial, y anuncio que vamos a realizar una toma del sistema. Luego abro el obturador del haz del compresor: una pesada placa de vidrio que normalmente bloquea el haz para que no llegue al objetivo. Tardo unos dos minutos en moverlo.

“Barriendo, barriendo para una toma del sistema.”

El anuncio se escucha por los altavoces de todo el edificio. Tomo una pequeña llave de seguridad, me pongo las gafas de protección láser y bajo las escaleras. Recorro cada habitación siguiendo un patrón específico, comprobando que no haya nadie dentro. A medida que avanzo, cierro cada puerta con la llave. Si alguien abre una de esas puertas después de que las haya cerrado, toda la secuencia de disparos se interrumpe.

De vuelta en la sala de control, me siento y empiezo a cargar los bancos de condensadores. Llegado este punto, no hay vuelta atrás salvo un apagado de emergencia, lo que implica perder la toma y esperar a que todo se enfríe.

“Cargando.”

La sala queda en silencio. Todos tienen la mirada fija en los monitores. Nadie habla.

Normalmente, cruzo una mirada con el investigador para cuyo proyecto se realiza la toma; hoy es Joe, un científico visitante del Laboratorio Nacional de Los Alamos , quien diseñó el objetivo que estamos a punto de vaporizar. Sujeta su taza de café con fuerza, como si le debiera dinero. Vuelvo a mirar la consola.

“Carga completa. Sistema de disparo activado en tres, dos, uno. Fuego.”

Pulso el botón. Un fuerte estruendo resuena en todo el edificio cuando toda la energía almacenada se descarga en el haz. Los monitores se congelan, registrando todo en el momento del disparo: perfiles del haz, espectros, diagnósticos; estas métricas proporcionan una imagen completa de cómo funcionó exactamente el láser y si el disparo fue limpio. Abajo, en la cámara de vacío, un punto más pequeño que un cabello humano acaba de alcanzar temperaturas medidas en millones de grados.

Me recuesto en mi silla y empiezo a registrar los parámetros del láser mientras todos exhalan. Un responsable de seguridad radiológica baja primero para comprobar las lecturas alrededor de la cámara de destino antes de que nadie más pueda entrar. El equipo experimental le sigue para recoger los datos.

A veces todo funciona a la perfección. Otras veces, el obturador no se abre y se pierde la foto.

Por ejemplo, una tarde de 2023, pasamos tres horas preparándonos para una toma de alta prioridad. Objetivo alineado. Condensadores cargados. Pulsé el botón y no oí nada. El obturador había fallado en algún punto del sistema. Los monitores se quedaron congelados, mostrando una pantalla negra. Nadie dijo nada. Escribí «FALLO DE TOMA» en el cuaderno de bitácora y comencé la secuencia de enfriamiento de una hora. Esa es la parte que no muestran en las películas: estar sentados en silencio, esperando para intentarlo de nuevo. Conseguimos la toma cuatro horas después.

Esta anticipación es parte del trabajo: horas de paciencia para 10 segundos a los que uno nunca termina de acostumbrarse. Todo sucede bajo un campus donde miles de personas caminan por encima, sin darse cuenta de que, durante una fracción de segundo, un diminuto punto de materia más caliente que la superficie del Sol existió justo debajo de sus pies.

(The Conversation es una fuente independiente y sin ánimo de lucro de noticias, análisis y comentarios de expertos académicos).

Este artículo se republica de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original aquí: https://theconversation.com/ive-fired-one-of-americas-most-powerful-lasers-heres-what-a-shot-day-looks-like-279520 .