EL LÁSER, LA LUZ DE NUESTRO TIEMPO
L
A
S
O
Figura 10.9. Trayectoria de un electrón en el seno del campo electromagnético de un láser linealmente polarizado con una intensidad de 2 x1019 W/cm2 y 800 nm de longitud de onda. A la izquierda
se representa el campo eléctrico (en rojo) y el campo magnético (en verde) incidentes sobre el
electrón (punto rojo). El láser se propaga en la dirección indicada por el vector k, siendo k = 2 / ,
y la longitud de onda del láser (este vector se introdujo en la Fig. 1.5). La trayectoria del electrón
está siempre contenida en el plano definido por los vectores E y k.
C A
N
A
M
A
L alcanzadas
A
A estas intensidades,
ya
experimentalmente, la física es muy llamaS
tiva. Si hacemos interaccionar ese láser con un gas muy diluido, para evitar
efectos colectivos, los electrones se ionizan inmediatamente en una oscilación
del campo eléctrico y se aceleran a velocidades por encima de 0,999 c, mientras que los iones resultantes se mueven a velocidades por encima de 0,9 c.
Conforme aumentamos la intensidad del láser los protones y electrones, por
causa del coeficiente tan elevado, se comportan de manera parecida. A intensidad extrema, electrones y protones convergen en sus propiedades pues el
factor relativista es mucho mayor que la unidad. Los iones pesados (partículas
alfa, núcleos de carbono, etc.) tienen menor cociente carga/masa por lo que
se acelerarán algo más lentamente, pero poco más. Con láseres disponibles o
en construcción capaces de llegar a los 1023 ó 1024 W/cm2, se vislumbran aplicaciones muy interesantes.
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10.6. Plasmas creados por láser
Una vez estudiada la aceleración de una partícula cargada aislada, el siguiente paso es analizar lo que sucederá si se tiene una densidad de átomos
que se han ionizado formando un plasma, es decir, una serie de cargas negativas
(los electrones) y positivas (los iones). Es evidente que los electrones se acelerarán
de forma muy eficiente, por tener muy poca masa, mientras que los iones se moverán más lentamente. Si un láser de 1018 ó 1019 W/cm2 incide sobre V