Los científicos e ingenieros han desarrollado nuevas ecuaciones que muestran cómo un haz de electrones de alta energía en combinación con un intenso pulso láser podrían rasgar el vacío en sus componentes fundamentales de materia y antimateria, y desatar una cascada de eventos que generen pares adicionales de partículas y antipartículas.
"Ahora podemos calcular como a partir de un solo electrón, varios cientos de partículas pueden ser producidas. Creemos que esto sucede en la naturaleza, cerca de los púlsares y estrellas de neutrones", dijo Igor Sokolov, un científico de investigación quién realizó esta investigación junto con el científico investigador asociado John Nees, el profesor emérito de ingeniería eléctrica Gerard Mourou y sus colegas de Francia.
En el corazón de este trabajo está la idea de que el vacío no es exactamente la nada.
"Es mejor decir, siguiendo al físico teórico Paul Dirac,de que el vacío, o la nada, es la combinación de la materia y antimateria (partículas y antiparticulas).Su densidad es tremenda, pero no podemos percibir algo de ella, porque sus efectos observables se cancelan por completo las unas a las otras ", dijo Sokolov.
imágen del laser HERCULES en la Universidad de Michigan,ahora un grupo de científicos planea utilizarlo para comprobar en parte su teoría sobre la generación de partículas y antipartículas desde el vacío,usando un laser de gran potencia en conjunto con un haz de electrones de alta energía.Credito: Anatoly Maksimchuk, associate research scientist in the Department of Electrical Engineering and Computer Science.
La materia y la antimateria se destruyen entre sí cuando entran en contacto en condiciones normales.
"Pero en un fuerte campo electromagnético, esta aniquilación, que suele ser un mecanismo disipador, puede ser el origen de nuevas partículas,"dijo Nees, "En el curso de la aniquilación, los fotones gamma aparecen, los cuales pueden producir electrones y positrones adicionales. "
Un fotón gamma es una partícula de alta energía de la luz. Un positrón es un anti-electrón, una partícula imagen especular con las mismas propiedades que un electrón, pero con una carga opuesta, positiva.
Los investigadores describen este trabajo como un gran avance teórico, y un "salto cualitativo en la teoría."
Un experimento de finales de los 90 logró generar a partir de un vacío ,fotones gamma y un ocasional par electrón-positrón.Estas nuevas ecuaciones llevan este trabajo un paso más profundo para modelar cómo un fuerte campo láser podría promover la creación de más partículas de las que se inyectan inicialmente en un experimento a través de un acelerador de partículas.
"Si un electrón tiene la capacidad para convertirse en tres partículas dentro de un plazo muy corto, esto significa que no es un electrón por mucho tiempo", dijo Sokolov. "La teoría del electrón se basa en el hecho de que el será un electrón para siempre. Pero en nuestros cálculos, cada una de las partículas cargadas se convierte en una combinación de tres partículas, más un cierto número de fotones."
Los investigadores han desarrollado una herramienta para poner en práctica sus ecuaciones en el futuro en una escala muy pequeña usando el láser HERCULES en la UM(University of Michigan). Para probar el potencial completo de su teoría, un láser tipo HERCULES tendría que ser construido en un acelerador de partículas como el SLAC (National Accelerator Laboratory) en la Universidad de Stanford. Dicha infraestructura no está actualmente prevista.
Este trabajo podría tener aplicaciones en la fusión por confinamiento inercial, la que podría producir energía más limpia de las reacciones de fusión nuclear, dicen los investigadores.
Para Sokolov,esto es fascinante desde una perspectiva filosófica.
"La pregunta básica de lo que es el vacío, y lo que es la nada, va más allá de la ciencia", dijo. "Esta profundamente arraigada en la base no sólo de la física teórica, sino de nuestra percepción filosófica de toda la realidad, de la vida, incluso de la pregunta religiosa de que todo el mundo podría haber venido de la nada."
Esta investigación fue financiada en parte por el Departamento de Energía de los Estados Unidos.
el estudio se puede leer AQUÏ
fuente de la información:
http://ns.umich.edu/htdocs/releases/story.php?id=8167
