Convertir La Luz En Materia Puede Ser Pronto Posible

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Los científicos pronto podrán crear materia enteramente de la luz, utilizando tecnología que ya está disponible para completar una misión de 80 años en preparación.

Los científicos pronto podrán crear materia enteramente de la luz, utilizando tecnología que ya está disponible para completar una misión de 80 años en preparación.

Los investigadores agregaron que el experimento recrearía eventos que fueron críticos en los primeros 100 segundos del universo y que también se espera que ocurran en los estallidos de rayos gamma, las explosiones más poderosas en el cosmos y uno de los mayores misterios sin resolver en física..

Como la famosa ecuación de Einstein E = mc2 Probado, la masa puede convertirse en energía y viceversa. Por ejemplo, cuando un electrón se encuentra con su contraparte de antimateria, un positrón, se aniquilan entre sí, liberando fotones, las partículas que forman la luz.

En 1934, los físicos Gregory Breit y John Wheeler revelaron que debería ser posible destruir pares de rayos gamma, la forma de energía más energética, generar pares de electrones y positrones, el método más simple de convertir la luz en materia predicha. Sin embargo, Breit y Wheeler dijeron que en realidad nunca esperaron que nadie demostrara su predicción. [Los 9 mayores misterios sin resolver en la física]

Los investigadores dicen que pronto será posible destruir fotones juntos para crear materia en el laboratorio. [Ver infografía completa]

Los investigadores dicen que pronto será posible destruir fotones juntos para crear materia en el laboratorio. [Ver infografía completa]

Crédito: Por Karl Tate, artista de infografías en WordsSideKick.com.com.

"El problema es que es difícil generar haces de rayos gamma densos y estrechos de las energías requeridas para ver el proceso" de la luz convirtiéndose en materia, dijo el autor principal del estudio, Oliver Pike, un físico teórico en el Imperial College de Londres. "Además, si usas un enfoque de dos haces, incluso si pudieras producir electrones y positrones, volarían en cualquier dirección".

Haciendo la materia

Los experimentos pasados ​​han transformado la luz en materia, pero todos estos requerían la presencia adicional de partículas masivas y de alta energía, o requerían más de siete fotones para crear un par de electrones y positrones, "claramente un proceso más complejo", dijo Pike.

Ahora, los científicos que investigan problemas no relacionados en la fusión nuclear han desarrollado una forma relativamente simple de probar las predicciones de Breit y Wheeler y convertir la luz pura en materia.

"Realizar este experimento verificará una parte de la física fundamental y demostrará un proceso muy simple visto a través de la astrofísica de alta energía", dijo Pike a WordsSideKick.com.

Pike y sus colegas estaban investigando una forma de fusión nuclear que involucraba una técnica conocida como confinamiento inercial, donde los pellets de combustible se comprimen a temperaturas y presiones muy altas para forzar la fusión del átomo de hidrógeno. Esta estrategia involucra una pequeña pipa de oro llamada hohlraum, que en alemán significa "habitación vacía".

"Los rayos láser de muy alta energía golpean primero la superficie interna del hohlraum de oro, lo que hace que vuelva a emitir rayos X", dijo Pike. "Éstos despiden la cápsula de plástico del gránulo e implosionan el hidrógeno en el interior".

Los científicos buscaban aplicaciones de hohlraums fuera de su rol tradicional en la investigación de energía de fusión. Después de algunas horas de investigación en una pequeña oficina de laboratorio, "nos sorprendió descubrir que proporcionaban las condiciones perfectas para crear un colisionador de fotones", dijo Pike.

Experimento de colisión de fotones

El experimento que propusieron involucra dos etapas clave. En la primera etapa, los científicos usarían un láser extremadamente potente de alta intensidad para excitar los electrones justo por debajo de la velocidad de la luz. Estos electrones se dispararían contra una placa de oro, lanzando un haz de rayos gamma que acumula mil millones de veces más energía que la luz visible. [10 implicaciones de un viaje más rápido que la luz]

La siguiente etapa del experimento involucra un hohlraum, una pequeña lata de oro. Los investigadores dispararían un láser de alta energía a la superficie interna de esta lata de oro para que se ilumine con los rayos X.

"La tecnología simplemente no existía para que pudiéramos crear una luz como esta en 1934", dijo Pike. "Creo que es sorprendente que sea posible crear un colisionador de fotones usando láseres que existen hoy en día".

Los investigadores dispararían el haz de rayos gamma desde la primera etapa del experimento a un extremo del circuito de hohlraum justo a través de su centro. La luz de ambas fuentes se estrellaría en este "colisionador fotón-fotón" y generaría electrones y positrones. Estas partículas recién creadas no se dispersarían en direcciones abigarradas como lo harían con un enfoque de dos rayos; en cambio, cortarían el otro extremo del hohlraum en una viga, "haciéndolos mucho más fáciles de detectar", dijo Pike.

Los científicos ahora están hablando con otros grupos de investigación para realizar el experimento.

"Dado que nuestro esquema se puede implementar directamente en varias instalaciones de láser, esperamos que esto suceda muy pronto", dijo Pike. "En el futuro, es posible crear otras partículas con este tipo de colisionador de fotones, pero primero tendremos que esperar a que los láseres sean más potentes".

Los científicos detallaron sus hallazgos en línea el domingo (18 de mayo) en la revista Nature Photonics.

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