Un físico tiene un plan audaz para hacer un láser de rayos gamma con la ayuda de la antimateria


Podemos usar casi cualquier parte del espectro electromagnético para hacer un láser, desde microondas de onda larga hasta ráfagas de rayos X de gran potencia. Los únicos con los que hemos tenido problemas han sido las longitudes de onda ultracortas que forman la parte de rayos gamma del espectro. Ahora, eso podría estar configurado para cambiar.

Un nuevo modelo matemático ideado por el físico de la Universidad de California en Riverside, Allen Mills, muestra cómo podría funcionar un láser de rayos gamma, utilizando positronio: partículas similares al hidrógeno que consisten en un electrón y su carga positiva antimateria compañero, un positrón.

Al empacar las asociaciones de corta duración en helio y bajar la temperatura, podría ser posible domar los rayos gamma resultantes de la colisión de materia-antimateria en las colas ordenadas de un rayo láser.

"Mis cálculos muestran que una burbuja en helio líquido que contiene un millón de átomos de positronio tendría una densidad numérica seis veces mayor que la del aire ordinario y existiría como un condensado de materia y antimateria de Bose-Einstein". dice Mills.

Si esos números pueden convertirse en una demostración práctica, Mills podría haber resuelto lo que una vez se describió como uno de los mayores desafíos en la física moderna. Pero para entender por qué este es un desafío tan grande, tenemos que entender qué tiene de especial el láser en primer lugar.

La palabra 'láser' es en realidad un acrónimo, que significa amplificación de luz por emisión estimulada de radiación. En la luz visible ordinaria, sus longitudes de onda están por todas partes, y no tienden a coincidir.

Pero se crea un rayo láser estimulando los electrones de un material en particular para que emitan exactamente las mismas longitudes de onda de luz y dándoles un impulso de energía, que los alinea a todos para que sus crestas y ondas coincidan perfectamente, esto se llama coherencia.

Esa coherencia es lo que evita que las ondas de luz interfieran entre sí y se desborden, por lo que terminas con un haz de luz concentrada que puede brillar fácilmente a través de la habitación (posiblemente para entretener a tu gato).

Hemos podido hacer este proceso con longitudes de onda de luz relativamente largas desde la década de 1960. En la década de 1970, los ingenieros estaban creando láseres con luz ultravioleta, de hasta 110 nanómetros de longitud.

Y luego nos topamos con una pared.

Encontrar los materiales adecuados para generar y aprovechar longitudes de onda cada vez más cortas ha sido bastante difícil. Pero ondas más pequeñas significan un período de excitación más estrecho para los electrones generadores de luz, un problema que exige una cantidad creciente de energía para el proceso de amplificación del láser mientras difundiendo el espectro

de luz.

Por estas razones, el impulso de los láseres basados ​​en longitudes de onda cada vez más pequeñas ha sido lento. Los láseres de rayos X solo se hicieron realidad a mediados de la década de 1980, al principio se rumoreaba como parte de los EE. UU. Programa de defensa estratégica de 'Star Wars' antes de finalmente siendo confirmado en experimentos posteriores

La mayoría de los intentos Al desarrollar un láser de rayos gamma, se han centrado en enfriar los átomos generadores de luz hasta casi el cero absoluto, en cuyo punto todos adoptan las mismas firmas cuánticas y actúan como una sola superpartícula.

La parte inteligente del enfoque de Mills es mezclar las partículas de positronio que emiten luz con helio, lo que repele el par exótico de electrones y positrones y las une para formar un grupo denso y estable eso se convierte en la base de un condensado.

En el papel, todo parece sumar. El siguiente paso es que Mills realice experimentos en su laboratorio Positron en UC Riverside en un esfuerzo por generar cantidades suficientes de esta forma exótica de materia.

"Los resultados a corto plazo de nuestros experimentos podrían ser la observación del túnel de positronio a través de una lámina de grafeno, que es impermeable a todos los átomos de materia ordinaria, incluido el helio, así como la formación de un rayo láser de átomo de positronio con posible computación cuántica aplicaciones " dice Mills.

En su Conferencia del Premio Nobel 2003, físico teórico Vitaly Ginzburg propuso el láser de rayos gamma como uno de sus 30 problemas físicos más importantes del día.

Es un problema que vale la pena resolver. En teoría, un láser de rayos gamma nos daría una resolución sin precedentes en nuevas formas de tecnología de imágenes, nuevos tipos de sistemas de propulsión y tal vez … si tuviera uno lo suficientemente grande … una forma de genera tu propio agujero negro en el patio trasero.

¡Solo imagina!

Esta investigación fue publicada en Revisión Física A.

LO MÁS LEÍDO

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *