CAPÍTULO 10: FÍSICA AL LÍMITE
oxígeno absorbe poco mientras que el carbono absorbe mucho. Así la parte
con carbono de los tejidos biológicos será opaca y la parte con agua transparente, lo que explica su gran interés. Lo novedoso de los láseres es que actualmente es posible generar armónicos suficientemente altos como para llegar a
tener radiación coherente en la ventana del agua (como se indica en la
Fig. 10.6.b.).
L
A
S
O
10.5. Aceleración láser: Óptica relativista
La forma más sencilla de acelerar una partícula cargada es mediante
una diferencia de potencial eléctrico. En electrostática se consiguen diferencias
de potencial de un megavoltio sin grandes dificultades. Eso significa que una
partícula cargada de carga unidad (un protón o un electrón) puede adquirir
una energía de un MeV. Rebasar esa energía con medios electrostáticos es
complicado y por ello se recurre a campos oscilantes en radiofrecuencia. La
tecnología de los aceleradores consolidada, hoy en día, en un rango de energías muy amplio. Existen sistemas comerciales de decenas o centenares de keV,
como los rayos X utilizados en medicina o en radiografía industrial, y existen sistemas muy sofisticados como los empleados en el CERN que llegan hasta los
TeV. En los aceleradores actuales sólo se consiguen aceleraciones de hasta 100
MeV por metro. Por eso para llegar al GeV o al TeV se requieren aceleradores
de grandes dimensiones. Actualmente los láseres están definiendo un nuevo
paradigma en aceleración con potencialidad para superar el TeV por metro o,
aún mejor para reducir el tamaño de los aceleradores. Los láseres permiten obtener campos eléctricos y magnéticos muy altos y eso está permitiendo una capacidad de aceleración nunca antes conseguida. Vamos a explicar cómo
funciona.
Primero tenemos que entender cómo se acelera una carga aislada en presencia de una onda electromagnética. La dinámica de una partícula está gobernada por la segunda ley de Newton, que nos dice que la fuerza es igual a la
masa por la aceleración, F = m a, donde F es la fuerza, m es la masa de la partícula cargada y a es su aceleración. Sin embargo, para llegar a altas velocidades
se ha de pasar a la versión relativista de esta ecuación, que dice que la fuerza
es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento y que se expresa
así,
C A
N
A
M
L A
A
S
dp
F = ——
dt
L
A
S
O
y se traduce en
(
v
q E+—
c
A M
L
S A
)A
d(m v)
B = ————
dt
A
N C
Puesto que la fuerza es ahora la fuerza de Lorentz, F = q (E + v B / c) y la
cantidad de movimiento es p = m v (observa que la cantidad de movimiento
en relatividad es masa por velocidad como en mecánica clásica pero ha de ir
multiplicado además por el coeficiente relativista ), siendo m la masa de la par156