La Universidad de Salamanca caracteriza la radiación emitida en la interacción de pulsos láser con aluminio

Antonio Martín/DICYT Una investigadora del Departamento de Física Fundamental de la Universidad de Salamanca, Carmen Eugenia Fonseca, acaba de verificar experimentalmente la emisión de dosis radioactivas en la interacción de pulsos procedentes de un láser ultracorto y de alta intensidad sobre un blanco de aluminio. Su trabajo pretende la caracterización de estos rayos X y rayos gamma para el diseño de blindajes que atenúen las dosis generadas en la interacción. La preocupación por la protección radiológica es una constante en ámbitos laborales como el sanitario y, aunque en términos convencionales el láser no es considerado una fuente de radiación ionizante, estudios teóricos-experimentales han demostrado que en ciertas condiciones su interacción con la materia produce diferentes tipos de radiación.

Una de esas condiciones ha sido probada por Fonseca, profesora de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas de Bogotá y doctoranda en Salamanca. Su tesina, que se publicará entre febrero y marzo bajo la dirección del catedrático Francisco Fernández, recoge un trabajo de focalización de un láser pulsado de 10 gigavatios de potencia en un blanco de aluminio de 2 centímetros cuadrados. La duración de los pulsos (tiempo de exposición del haz) era de 100 femtosegundos (100 milbillonésimas partes de un segundo), con una tasa de repetición de 1.000 hercios (unidad de frecuencia que representa un ciclo por cada segundo). El láser, cuyo medio activo es de un cristal de titanio-safiro, incidió esos pulsos sobre el aluminio, inclinado a 45 grados. Alrededor se situaron detectores de termoluminiscencia para determinar la dependencia de las dosis emitidas con la distancia, la polarización del láser y la distribución angular de la dosis.

El resultado de la investigación determinó que las dosis radiactivas estaban compuestas básicamente de electrones con una energía media característica de 10 kiloelectronvoltios (una unidad de energía utilizada para medir la ionización). Los valores registrados (en greys, unidad de dosis que divide los julios por los kilogramos) estaban muy por encima de la media ambiental. En términos relativos, sobre mil veces más. Asimismo, se verificó experimentalmente que las mayores dosis se encuentran en la dirección de reflexión de los rayos especular (esto es, en 90º) y perpendicular a la incidencia del láser. En la observación se comprobó una disminución simétrica en los lados horizontal y vertical, es decir, los valores obtenidos con los detectores eran menores cuanto más lejos estaban de los dos ejes.

Protección radiológica

Este experimento viene dado por la necesidad de caracterizar esta radiación ionizante "dado que este tipo de radiación se transmite fácilmente a través de la mayoría de materiales -incluyendo el tejido humano-", indica Fonseca, científica natural de Neiva (departamento de Huila, Colombia). La caracterización es un requisito fundamental para el diseño de blindajes que atenúen las dosis generadas. El blindaje es uno de las reglas claves en la protección radiológica, junto con el tiempo y la distancia; y se refiere al uso de pantallas protectoras entre la fuente de radioactividad y los sujetos.

La segunda parte del experimento se centró en el uso de estas pantallas. El uso de aluminio de 50 micras de espesor como filtro permitía atenuar hasta el 90% de las dosis de baja energía. El de un centímetro de metacrilato cumplía la función completamente.

Esta investigación, en la que ha colaborado el Servicio Láser de la Universidad de Salamanca, dirigido por el profesor Luis Roso al proporcionar el láser de 10 gigavatios, y la unidad de Radiología del Hospital Universitario de Salamanca con la cesión de los densiómetros, es novedosa en España. Para la consecución de protones en vez de electrones, como en este caso, se requeriría un láser de mayor potencia. En Europa, sólo el de Glasgow (Reino Unido) trabaja con estas partículas subatómicas.