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| Los físicos han simulado cómo crear antimateria en el laboratorio disparando dos láseres a un bloque de plásticoToma Toncian |
Predominio de la creación de pares de electrones-positrones γ-γ en un plasma impulsado por láseres de alta intensidad
Algunos de los mayores misterios de la cosmología giran en torno a la antimateria, y es difícil de estudiar porque es rara y difícil de producir en el laboratorio. Ahora, un equipo de físicos ha esbozado una nueva forma relativamente sencilla de crear antimateria, disparando dos láseres entre sí para reproducir las condiciones cercanas a una estrella de neutrones, convirtiendo la luz en materia y antimateria.En principio, la antimateria parece sencilla: es igual que la materia normal, pero sus partículas tienen la carga opuesta. Sin embargo, esa diferencia básica tiene algunas implicaciones importantes: si la materia y la antimateria se encontraran alguna vez, se aniquilarían mutuamente en un estallido de energía. De hecho, eso debería haber destruido el universo hace miles de millones de años, pero obviamente eso no ocurrió.
Entonces, ¿cómo llegó a dominar la materia? ¿Qué inclinó la balanza a su favor? O, ¿a dónde fue a parar toda la antimateria?Por desgracia, la escasez y la inestabilidad de la antimateria dificultan su estudio para responder a estas preguntas.
Se produce de forma natural en condiciones extremas, como la caída de un rayo, o cerca de agujeros negros y estrellas de neutrones, y de forma artificial en enormes instalaciones como el Gran Colisionador de Hadrones.Pero ahora, los investigadores han diseñado un nuevo método que podría producir antimateria en laboratorios más pequeños. Aunque el equipo aún no ha construido el dispositivo, las simulaciones muestran que el principio es factible.El nuevo dispositivo consiste en disparar dos potentes láseres a un bloque de plástico, uno desde cada lado en un movimiento de pinza. Este bloque estaría atravesado por canales diminutos, de apenas micrómetros de ancho. Cuando cada láser incide en el objetivo, acelera una nube de electrones en el material y los hace salir disparados, hasta que chocan con la nube de electrones que viene en sentido contrario desde el otro láser.
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| Las imágenes simuladas muestran cómo cambia la densidad del plasma (en blanco y negro) al ser golpeado por potentes láseres desde ambos lados. Los colores representan las diferentes energías de la radiación gamma producida al chocarToma Toncian |
Esa colisión produce una gran cantidad de rayos gamma y, debido a los canales extremadamente estrechos, es más probable que los fotones también colisionen entre sí. Esto, a su vez, produce lluvias de materia y antimateria, concretamente electrones y su equivalente en antimateria, los positrones.
Por último, los campos magnéticos que rodean el sistema concentran los positrones en un haz de antimateria y lo aceleran hasta alcanzar una energía extremadamente alta."Es probable que estos procesos tengan lugar, entre otros, en la magnetosfera de los púlsares, es decir, de las estrellas de neutrones que giran rápidamente", afirma Alexey Arefiev, autor del estudio.
"Con nuestro nuevo concepto, estos fenómenos podrían simularse en el laboratorio, al menos hasta cierto punto, lo que nos permitiría comprenderlos mejor".
El equipo afirma que la nueva técnica es muy eficiente, ya que produce hasta 100.000 veces más positrones de los que produciría un solo láser, y los láseres de entrada no necesitarían ser tan potentes para empezar. El haz de antimateria resultante puede alcanzar energías de 1 gigaelectronvoltio (GeV) en el espacio de sólo 50 micrómetros, lo que normalmente requiere aceleradores de partículas a gran escala.
Por ahora el concepto sigue siendo especulativo, pero el equipo afirma que la tecnología para ponerlo en marcha ya existe en algunas instalaciones. Hacerlo podría proporcionar nuevos conocimientos sobre las condiciones extremas que rodean a los agujeros negros y las estrellas de neutrones, y potencialmente ayudarnos a desentrañar el enigma cósmico de la antimateria.
Fuentes, créditos y referencias:
La investigación se ha publicado en la revista Communications
Physics.Fuente: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf