Generar antimateria mediante rayos láser

Unos investigadores rusos han calculado cómo crear de manera eficaz materia y antimateria mediante rayos láser.

Los espectaculares avances que se están produciendo en tecnología láser están permitiendo emprender experimentos antes impensables con los que explorar interacciones exóticas entre luz láser y materia. Enfocando del modo adecuado pulsos láser de alta energía, se generan de forma rutinaria campos eléctricos varios órdenes de magnitud mayores que los existentes dentro de los átomos, y pronto se podría incluso generar materia a partir de luz.

Ahora, unos cálculos intrigantes efectuados por el equipo de Igor Kostyukov en el Instituto de Física Aplicada de la Academia Rusa de Ciencias revelan una manera de crear electrones y positrones (antielectrones) a través de la acción de láseres.

Los campos eléctricos fuertes hacen que los electrones sufran enormes pérdidas de radiación porque una cantidad notable de su energía es convertida en rayos gamma (fotones de alta energía). Estos fotones interactúan con el intenso campo láser y crean pares electrón-positrón. Como resultado de ello, aparece un nuevo estado de la materia: partículas que interactúan fuertemente, campos ópticos, y radiación gamma, cuyas dinámicas son gobernadas por la interacción entre los fenómenos físicos clásicos y los procesos cuánticos.

La distribución de la intensidad del láser (naranja), las densidades de la lámina de electrones y de la lámina de iones (gris), y la densidad de positrones (rojo) en el plano X-Y. El pulso láser se propaga a lo largo del eje X, mientas que la superficie de la lámina es perpendicular a este eje. (Gráfico: IAP RAS)

Un concepto subyacente en el trabajo del equipo está basado en la predicción de la electrodinámica cuántica de que un fuerte campo eléctrico puede convertir partículas virtuales del vacío en partículas reales.

Aunque nos resulte extraño, ni siquiera el vacío más absoluto equivale al concepto de la nada. En realidad, el vacío está repleto de diversas partículas que continuamente surgen o dejan de existir. Estas partículas aparecen, existen durante un fugaz instante y luego vuelven a desaparecer. Como su existencia es tan efímera y extraña, por regla general se las llama partículas virtuales. En este estado virtual, las partículas no son observables directamente. A este conjunto de apariciones y desapariciones constantes se le describe comúnmente como “fluctuaciones del vacío”.

Información adicional