Los láseres doman descargas eléctricas impredecibles
Las descargas eléctricas se utilizan en aplicaciones de soldadura, micromecanizado e ignición de combustibles, entre otras. La chispa eléctrica diminuta que arranca un motor de combustión puede parecer muy distinta de un rayo que atraviesa el cielo, pero ambas cosas tienen algo en común: son impredecibles. Los rayos pueden verse atraídos hacia un pararrayos, pero hasta ahora ha sido imposible prever la trayectoria que seguirían. Cuando se genera una chispa eléctrica, los ingenieros simplemente esperan que vaya hacia donde ellos quieren. Pero ahora un grupo de investigadores financiado por la Unión Europea ha descubierto recientemente una forma de controlar la ruta de una chispa que salta en arco entre dos electrodos. Los avances tecnológicos y la investigación llevada a cabo en el marco del proyecto KOHERENT (Kerr based OPA for high energy infrared pulse generation), financiado por la Unión Europea, han preparado la escena para realizar una demostración espectacular: una chispa eléctrica que sigue una ruta suave. En particular, los investigadores estudiaron nuevas formas de utilizar con eficacia láseres bombeados en el infrarrojo medio y generar radiación de longitud de onda larga (de hasta sesenta micras). Amplios estudios sobre fotoionización, inducida en el aire mediante la generación de radiación de longitud de onda larga, permitieron generar pulsos que se propagan por trayectorias curvas. Para la demostración, los investigadores combinaron distintos tipos de haces láser, organizados de modo que pudiesen determinar que una descarga eléctrica siguiese una trayectoria recta o parabólica. Ni siquiera es necesario que la ruta sea sencilla: puede seguir trayectorias curvas, como en forma de S. La luz se puede concentrar en una línea, como dentro de un haz Bessel, o una parábola, como en un haz Airy. Sin embargo, tanto los haces Bessel como Airy tienen la capacidad de autocorregirse. Ante un obstáculo, estos haces láser pueden reconstruirse por sí solos al otro lado del mismo. Los investigadores querían averiguar si esta propiedad inusual de los haces podía aprovecharse para guiar las descargas eléctricas. Colocaron un objeto entre dos electrodos y observaron que la descarga eléctrica saltaba por encima del obstáculo y llegaba hasta el haz láser siguiente, sin dañar el objeto. El descubrimiento de cómo hacer que una descarga eléctrica se doble para rodear una curva, se llevó a cabo en las instalaciones de Advanced Laser Light Source (ALLS) del Institut National de la Recherche Scientifique (INRS) de Canadá. Los investigadores trabajaron conjuntamente con compañeros de Canadá, China, Francia, Reino Unido y Estados Unidos para lograr este hito. Las descargas eléctricas se habían utilizado anteriormente en sistemas de soldadura y mecanizado industrial, motores de combustión y protección frente a rayos. Un control sistemático y preciso de las descargas de alta tensión abrirá las puertas a toda una colección de posibilidades de investigación científica y aplicaciones.
Palabras clave
Descargas eléctricas, haces láser, micromecanización, ignición de combustible, rayos, KOHERENT
