Partículas subatómicas autoacelerándose sin ninguna fuerza externa

Algunos principios físicos han sido considerados como inmutables desde la época de Isaac Newton. Por ejemplo: La luz siempre viaja en líneas rectas. Y también: Ningún objeto físico puede cambiar su velocidad a menos que una fuerza exterior actúe sobre él.

Estos conceptos no son tan rotundos para las nuevas generaciones de físicos: Si bien las leyes físicas subyacentes no han cambiado, han empezado a aparecer nuevas formas de “eludir” esas leyes para permitir acciones que parecerían imposibles. Por ejemplo, un trabajo que se inició en 2007 demostró que bajo ciertas condiciones especiales, la luz puede moverse a lo largo de una trayectoria curva, un hallazgo que ya está empezando a encontrar algunas aplicaciones prácticas.

Ahora, en una nueva variación de los métodos utilizados para curvar la luz, Jonathan Nemirovsky, Mikael Rechtsman, Rivka Bekenstein y Mordechai Segev, del Instituto Tecnológico de Israel (el Technion), así como Ido Kaminer, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, han encontrado que se puede inducir a partículas subatómicas a acelerarse por sí mismas, casi a la velocidad de la luz, sin la aplicación de ninguna fuera externa. El mismo principio subyacente podría ser utilizado para extender la vida de algunos isótopos inestables, abriendo quizá nuevas vías de investigación en la física básica de partículas.

El nuevo concepto para lograr la autoaceleración de partículas se basa en el comportamiento relativista de las partículas fundamentales, tales como los electrones, en términos de una estructura de onda. En la mecánica cuántica, ondas y partículas son consideradas dos aspectos del mismo fenómeno físico. El equipo de investigación ha descubierto que, manipulando la estructura de la onda del modo adecuado, debería ser posible causar que los electrones se comporten de formas inusuales y contrarias a la lógica común.

Esta imagen muestra la distribución espacial de carga para un paquete de ondas en el proceso de aceleración, representando a un electrón, a partir de los cálculos realizados por el equipo de investigación. Los colores más brillantes representan los niveles de carga más elevados. (Imagen: Cortesía del equipo de investigación)

Esta manipulación de ondas podría conseguirse utilizando máscaras de fase diseñadas especialmente, parecidas en concepto a las usadas para crear hologramas, pero a una escala mucho menor. Una vez creadas, las partículas se “autoacelerarían”, de una forma que no se distinguiría de cómo se comportarían si fueran impulsadas por un campo electromagnético. “El electrón gana cada vez más velocidad, yendo más y más rápido. Ello parece imposible. Uno no esperaría que la física permitiera que ocurriera esto”, enfatiza Kaminer sin poder ocultar su asombro.

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