Los láseres pueden hacer reales partículas virtuales

Láseres de última generación tienen el poder de crear la materia mediante la captura de partículas fantasmales que, de acuerdo a la mecánica cuántica, impregnan el espacio aparentemente vacío.

El principio de incertidumbre de la mecánica cuántica implica que el espacio nunca puede ser realmente vacío. En cambio, las fluctuaciones aleatorias dar a luz a un caldero hirviente de partículas, como los electrones, y sus homólogos de antimateria, los positrones llamada.

Estas llamadas "partículas virtuales" normalmente una aniquilar a otro con demasiada rapidez para que los note. Pero los físicos predijo en la década de 1930 que un campo eléctrico muy fuerte transformaría partículas virtuales en reales que podemos observar. El campo de las empuja en direcciones opuestas, ya que tienen cargas eléctricas opuestas, separándolos de manera que no puede destruirse mutuamente.

El láser es ideal para esta tarea porque su luz cuenta con campos eléctricos fuertes. En 1997, los físicos en el Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), en Menlo Park, California, utilizaron un láser para crear unos cuantos pares electrón-positrón. Ahora, según sugieren nuevos cálculos láseres de última generación será capaz de crear pares como por los millones.

Reacción en cadena

En el experimento de SLAC, sólo un par electrón-positrón fue creado a la vez. Pero con láseres más potentes, una reacción en cadena se convierte en probable.

El primer par se acelera a gran velocidad por el láser, haciendo que emitan luz. Esta luz, junto con la del láser, genera pares aún más, por ejemplo Alexander Fedotov del Consejo Nacional de Investigaciones Nucleares de la Universidad de Moscú y sus colegas en un estudio que aparecerá en la revista Physical Review Letters.

"Un gran número de partículas se extenderá a partir del vacío", dice John Kirk, del Instituto Max Planck para Física Nuclear en Heidelberg, Alemania, que no participó en el estudio.

En los láseres que se concentran alrededor de 1.026 vatios en un centímetro cuadrado, esta reacción fuera de control eficaz debe convertir la luz del láser en millones de pares electrón-positrón, el equipo calcula.

Fábrica de antimateria

Ese tipo de intensidad podría ser alcanzado con un láser que se construirá el proyecto Extreme Light Infrastructure en Europa. La primera versión del láser podría ser construido en 2015, pero podría tomar un par de años después de que para completar las actualizaciones necesarias para llegar a 1.026 por centímetro cuadrado, dice el coautor del estudio, Georg Korn, del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Garching, Alemania.

La capacidad de generar un gran número de positrones podría ser útil para los colisionadores de partículas como el proyecto Colisionador Lineal Internacional, que romperá los electrones y los positrones juntos, dice Kirk McDonald, de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey.

Pero Pisin Chen de la Universidad Nacional de Taiwan en Taipei, dice que el costo del láser muy potente puede hacer que este método más caro que la alternativa. La manera estándar para crear un gran número de positrones hoy es disparar un haz de electrones de alta energía en una pieza de metal para producir pares electrón-positrón.

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