Crear materia a partir de luz láser

A los pocos minutos de nacer el universo, las emisiones de energía lumínica en colisión crearon las primeras partículas de materia y antimateria. Estamos familiarizados con el proceso inverso (la materia generando energía) que ocurre en una bomba atómica, por ejemplo, pero ha sido difícil reproducir, aunque sea a una escala muy pequeña, esa transformación fascinante de la luz en materia. Ahora, se ha determinado que un potente sistema láser podría obrar eficazmente este "milagro" de la física.

El equipo de Alexey Arefiev y Tao Wang, ambos de la Universidad de California en San Diego (Estados Unidos), ha encontrado una estrategia prometedora para crear materia a partir de la luz de una manera lo bastante eficaz. El proceso comienza apuntando un láser de alta potencia a un objetivo minúsculo para generar en él un campo magnético tan fuerte como el de una estrella de neutrones. Este campo genera a su vez emisiones de rayos gamma que colisionan con el resultado de que se crean pares de partículas de materia y antimateria, que existen solo durante un instante fugaz antes de aniquilarse unas a otras.

Una estrella de neutrones es el núcleo tremendamente comprimido (hasta ocupar una esfera de no más de una veintena de kilómetros de diámetro) de una estrella masiva que se autodestruyó en una explosión como supernova. Su poderoso campo magnético es unos 100 millones de veces más intenso que el de la Tierra.

Un sector de las instalaciones del sistema láser L3-HAPLS, del orden del petavatio. (Foto: Lawrence Livermore National Laboratory)

La estrategia descrita para crear materia mediante luz láser es una especie de receta que podría ponerse en práctica en las instalaciones de la ELI (Extreme Light Infrastructure), en Europa, con un sistema láser que alcanzaría una potencia de varios petavatios. Un petavatio equivale a mil billones de vatios.

Un experimento que utiliza solo la luz para crear materia es el que mejor puede imitar las condiciones reinantes durante los primeros minutos de existencia del universo, ofreciendo un modelo mejorado de estudio para los investigadores que buscan averiguar más cosas sobre aquel decisivo y enigmático período de tiempo. (Fuente: NCYT Amazings)