Antes y ahora / Ganador del Premio de Empleo Temprano 2012

¿Qué le permitió hacer el Premio a la Carrera Temprana 2012?

Newswise – Los láseres son omnipresentes en nuestra vida diaria. Los usamos en lectores de códigos de barras de supermercados, en equipos de telecomunicaciones y en dispositivos médicos. Desde su invención en la década de 1960, el láser también ha sido concebido como una herramienta física de alta densidad de energía. Por ejemplo, los láseres pueden acelerar partículas en sistemas de gran volumen. Estos láseres pueden reemplazar a los aceleradores «convencionales» de varios kilómetros utilizando plasma, es decir, gas ionizado.

Al principio, los pioneros en el desarrollo del láser tuvieron la visión de que los sistemas láser de alta potencia podían comprimir pequeñas bolas de hidrógeno. Esta presión recrea condiciones como las que se encuentran en las estrellas. los reacciones de fusión entre la luz centro Produce más energía que el láser existente. El llamado concepto de fusión inercial se demostró recientemente en la Instalación Nacional de Ignición en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.

Sin embargo, los detalles de cómo interactúan los pulsos láser con el material son a menudo complejos y difíciles de modelar en una computadora. Por ejemplo, las escalas de longitud relevantes en los experimentos de laboratorio van desde milímetros hasta nanómetros; Esta es la distancia sobre la cual las cargas en el plasma pueden sentir la presencia de las demás. Esto hace que los modelos de computadora de primer principio sean muy caros.

El Early Career Award me permitió estudiar cómo los pulsos láser intensos y extremadamente cortos interactúan con la materia mediante simulaciones por computadora.

Dentro de estos pulsos, el campo visual oscila solo unas pocas veces. Cuando los pulsos golpean la superficie pulida del metal, el campo acelera los electrones a lo largo de la superficie, liberando una onda de calor y un flujo de electrones en el sólido. Este efecto se puede utilizar para «explotar» espumas nanoestructuradas con campos electromagnéticos intensos, lo que conduce a su formación. Plasma caliente y de alta densidad.

Mi trabajo ha abierto un nuevo campo de investigación. Ahora, podemos estudiar las interacciones extremas de la física nuclear a tasas mucho más altas que los experimentos actuales con aceleradores. Actualmente, me estoy enfocando en pulsos de láser energéticos que algún día podrían desempeñar un papel en la ignición de cápsulas de fusión en la Instalación Nacional de Ignición.

Alrededor:

Andreas Kemp es científico del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.

Apoyando la misión del Departamento de Energía:

El Programa de investigación de carrera temprana brinda apoyo financiero esencial a los investigadores de carrera temprana, lo que les permite identificar y dirigir investigaciones independientes en áreas importantes para las misiones del DOE. El desarrollo de destacados científicos y líderes de investigación es de suma importancia para el Departamento de Energía, Oficina de Ciencias. Al invertir en la próxima generación de investigadores, la Oficina de Ciencias está promoviendo trabajos de por vida en la ciencia del descubrimiento.

Para más información, por favor vaya a Programa de búsqueda temprana de carrera.

Fuentes:

AJ Kemp y L. Divol, «¿Cuál es la temperatura de la superficie de un sólido irradiado por un láser de petavatio?» física del plasma 23090703 (2016). [DOI: 10.1063/1.4963334]

AJ Kemp, S.C. Wilks, EP Hartouni y G. Grim, «Generación de distribuciones de iones de keV para reacciones nucleares a una intensidad cuasi sólida utilizando un láser intenso de pulso corto». Comunicaciones de la naturaleza 104156 (2019). [DOI:10.1038/s41467-019-12076-x]

AJ Kemp y S.C. Wilks, «Aceleración directa de electrones en pulsos láser de varios kilojulios y picosegundos». física del plasma 27103106 (2020). [DOI:10.1063/5.0007159]