Logran un método basado en tecnologías ya existentes para convertir la luz en materia. Conseguiría poner en práctica una teoría que llevaba 80 años esperando para hacerse realidad
En su annus mirabilis, Albert Einstein formuló entre otros su trabajo “¿Depende la inercia de un cuerpo de su contenido energético?”, en el que aparecía por primera vez la ecuación E=mc2. La más famosa de las ecuaciones nos dice que la energía de un cuerpo en reposo es el producto de su masa por la velocidad de la luz al cuadrado.
Entre los estudios que buscaban la forma de materializar la equivalencia de masa-energía de la ecuación de Einstein dentro de la Teoría de la Relatividad, se formularon diferentes posibles interacciones entre partículas, siete en total. Una de estas interacciones la desarrollaron en la década de los años 30 los científicos Gregory Breit y John A. Wheeler. Los dos científicos americanos propusieron una interacción por la que dos fotones podían chocar para producir un electrón y un positrón (la antipartícula del electrón), es decir convertir la luz en materia.
Aunque la teoría parecía sólida y se diferencia de otras interacciones que sí se pudieron probar, los propios autores afirmaron que no creían que lograran llevar esta teoría a la práctica debido al requerimiento de partículas de alta energía masiva.
En el número de mayo de la revista Nature Photonics se explica cómo tres investigadores del Imperial College London dieron con un método para convertir el proceso Breit-Wheeler en realidad. Los avances científicos de los últimos años han dejado un escenario propicio para que estos investigadores dieran con un método para convertir la luz en materia. Según Oliver Pike, coautor de la investigación, «el proceso Breit-Wheeler es la manera más simple por la que se puede transformar la luz en energía, y una de las demostraciones más puras de E=mc2”.
Un hohlraum y dos láseres
Según explican en el artículo, en sólo dos pasos serían capaces de crear 105 pares de electrones-positrones con la tecnología disponible. El primer paso sería utilizar un láser extremadamente potente con el que disparar electrones justo por debajo de la velocidad de la luz. Estos electrones golpearán un bloque de oro con lo que se creará un rayo de fotones mil millones de veces más energético que la luz visible.
La segunda parte del experimento, consiste en utilizar un hohlraum, que es un pequeño cilindro de oro cuyas paredes están en equilibrio radiactivo con la energía radiada dentro del mismo. Al disparar en el interior del hohlraum un láser de alta energía, se crea un campo de radiación termal que emite una luz similar a la que emiten las estrellas.
Cuando dirigen el rayo de fotones del primer paso a lo largo del hohlraum, colisionará con el otro haz de fotones, con lo que se obtendrán las condiciones buscadas del experimento y se crearían electrones y protones.
“Aunque la teoría es conceptualmente simple, ha sido muy difícil de verificar. Fuimos capaces de desarrollar la idea del colisionador muy rápido, pero el diseño experimental que proponemos puede llevarse a cabo de manera muy sencilla y con la tecnología existente. Durante las pocas horas que dedicamos a la búsqueda de aplicaciones al hohlraum, nos quedamos asombrados al ver que cumplía perfectamente las condiciones como colisionador de fotones”, explica Pike. Añade que les llevó cierto tiempo darse cuenta del valor de este esquema. “En las primeras doce horas no apreciamos lo suficiente su magnitud”.
Nuevas vías al estudio del Universo
Este experimento puede ser una de las predicciones más espectaculares de la teoría cuántica del campo electromagnético (QED) y describe los fenómenos que implican las partículas cargadas eléctricamente que obran por fuerzas electromagnéticas. Como indica el Profesor Steve Rose, coautores del descubrimiento “se podría decir que es la consecuencia más dramática del QED y muestra claramente cómo la luz y la materia son intercambiables”.
Como los medios ya existen y están disponibles, los tres científicos consideran que en un plazo de 12 meses podría confirmarse la viabilidad de su método. Si se logra convertir la luz en materia podríamos, entre otras cosas, ampliar nuestros conocimientos sobre los primeros instantes del Big-Bang.
