Las partículas que viajan a través del espacio vacío pueden emitir destellos brillantes de rayos gamma al interactuar con el vacío cuántico, según un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Strathclyde.
Hace tiempo que se sabe que las partículas cargadas, como los electrones y los protones, producen el equivalente electromagnético de una explosión sónica cuando sus velocidades superan la de los fotones en el medio circundante. Este efecto, conocido como emisión de Cherenkov, es responsable de la característicaresplandor azul del agua en un reactor nuclear, y se utiliza para detectar partículas en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN.
Según Einstein, nada puede viajar más rápido que la luz en el vacío. Debido a esto, generalmente se supone que la emisión de Cherenkov no puede ocurrir en el vacío. Pero según la teoría cuántica, el vacío en sí está lleno de "partículas virtuales".que se mueven momentáneamente dentro y fuera de la existencia.
Estas partículas fantasmales generalmente no son observables pero, en presencia de campos eléctricos y magnéticos extremadamente fuertes, pueden convertir el vacío en un medio óptico donde la velocidad de la luz se ralentiza para que las partículas cargadas a alta velocidad puedan emitir rayos gamma CherenkovEsto es totalmente inesperado en el vacío.
Un grupo de investigadores de Física en Strathclyde descubrió que en condiciones extremas, como el foco de los láseres más potentes del mundo y los enormes campos magnéticos alrededor de las estrellas de neutrones, este vacío 'polarizado' puede ralentizar los rayos gamma lo suficientepara que se produzca la emisión de Cherenkov. Esto significa que los rayos cósmicos de mayor energía que pasan a través de los campos magnéticos que rodean a los púlsares deberían emitir predominantemente radiación de Cherenkov, muy superior a otros tipos, como la radiación sincrotrón. La investigación ha sido publicada como Sugerencia de un Editor en Cartas de revisión física . Formó parte del Laboratorio financiado por EPSRC en un proyecto Bubble dirigido por el Profesor Dino Jaroszynski, para investigar un conjunto de fenómenos fundamentales que ocurren en las interacciones láser-plasma, con aplicaciones en la industria, la seguridad y la medicina.
El profesor Jaroszynski dijo: "El proyecto Lab in a Bubble ofrece una oportunidad única para utilizar láseres de alta potencia para avanzar tanto el conocimiento fundamental como la tecnología avanzada en beneficio de la sociedad". Esta es una nueva predicción muy emocionante porque podría proporcionar respuestasa preguntas básicas como ¿cuál es el origen del resplandor de rayos gamma en el centro de las galaxias? Además, proporciona una nueva forma de probar algunas de las teorías más fundamentales de la ciencia al llevarlas a sus límites.
"Además, hará una importante contribución a la nueva frontera de High Field de la física, hecha posible por los notables avances en la tecnología láser que obtuvieron el premio Nobel de Física 2018". Dr. Adam Noble, quien concibióLa idea y lideró el esfuerzo de investigación teórica, dijo: Damos por sentado que nada puede salir del espacio vacío que consiste en vacío puro. Pero esto no es del todo cierto; la física cuántica moderna dice lo contrario, y hay algunas sorpresas interesantes.
"Existe un gran esfuerzo internacional para impulsar los límites de la tecnología láser. Si bien esto es impulsado por las muchas aplicaciones prácticas de los láseres de alta potencia, su éxito dependerá de la comprensión de todos los procesos fundamentales involucrados en las interacciones láser-materia. Estoslos resultados revelan un nuevo aspecto de estos procesos "
Alexander Macleod, quien también trabajó en el proyecto como parte de su proyecto de doctorado, dijo: "La electrodinámica cuántica es una de las teorías mejor probadas en física, con un acuerdo extraordinario entre predicciones teóricas y datos experimentales. Pero este acuerdo solo ha sido verificadoen el régimen de campo débil. La radiación de Cherenkov al vacío ofrece una nueva forma de probar si sobrevive en el límite de campo fuerte ".
Lab in a Bubble es un proyecto financiado por EPSRC y dirigido por Strathclyde de £ 4.5 millones para la producción de 'laboratorios' del tamaño de una burbuja que podría impulsar el tratamiento del cáncer, la imagen médica y los procesos industriales, además de permitir la investigación de la física fundamentalproblemas.
Los investigadores del proyecto internacional apuntan a utilizar láseres de alta potencia para realizar experimentos en burbujas de plasma tan pequeñas que sus diámetros son equivalentes a una décima parte de la sección transversal de un cabello humano. El plasma forma el 99.999% de la materia visible en el universo.
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Materiales proporcionados por Universidad de Strathclyde . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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