Científicos han demostrado un nuevo método de aceleración directa de electrones utilizando pulsos láser de "foco volante" (flying focus). Esta técnica permite acelerar electrones a energías de megaelectronvoltios (MeV) en distancias milimétricas, superando las limitaciones de los métodos convencionales de aceleración por láser que requieren estructuras dieléctricas o plasmas. El avance representa un paso significativo hacia aceleradores de partículas más compactos y eficientes, con potenciales aplicaciones en medicina, ciencia de materiales e investigación fundamental.

La aceleración de partículas por láser ha sido un campo de intensa investigación durante décadas, prometiendo la miniaturización de los enormes aceleradores de radiofrecuencia actuales. Sin embargo, la mayoría de los esquemas láser requieren un medio (plasma o dieléctrico) para transferir la energía del láser a las partículas. La aceleración directa de electrones en el vacío con láseres se había considerado ineficiente debido a la naturaleza transversal de la fuerza de Lorentz de un campo láser, que tiende a empujar los electrones fuera del eje antes de que puedan ganar energía significativa. Este nuevo enfoque supera este desafío al sincronizar la velocidad del foco láser con la velocidad de los electrones, permitiendo una interacción prolongada y una aceleración eficiente.

El método de foco volante se consigue mediante la dispersión cromática de un pulso láser ultracorto, donde diferentes longitudes de onda se enfocan en diferentes puntos a lo largo del eje óptico. Al controlar la dispersión, el punto focal del láser se mueve a una velocidad ajustable, que puede igualar la velocidad de los electrones. Esto crea una región de campo eléctrico intenso que "arrastra" a los electrones, acelerándolos de manera sostenida. Los experimentos han demostrado la capacidad de acelerar electrones desde energías iniciales de keV hasta energías de MeV en trayectorias de tan solo unos pocos milímetros, con una eficiencia notable.

Este desarrollo abre nuevas vías para el diseño de aceleradores de electrones de sobremesa, que podrían revolucionar campos como la radioterapia, la producción de isótopos médicos, la generación de rayos X compactos y la investigación de la materia ultrarrápida. Además, ofrece una plataforma para explorar la física fundamental de la interacción láser-materia en regímenes extremos, sin la complejidad de los medios plasmáticos. Los próximos pasos incluyen aumentar aún más las energías alcanzables y la eficiencia, así como explorar la posibilidad de generar haces de electrones con propiedades de calidad superiores (menor divergencia y dispersión energética).