Los científicos británicos han descubierto que la luz se puede "generar espontáneamente" en las proximidades de grandes estrellas de neutrones y agujeros negros debido a las interacciones cuánticas entre el vacío y los rayos cósmicos que lo atraviesan. Sus hallazgos se presentaron en la revista Physical Review Letters.
Hoy, los científicos creen que el vacío, contrariamente a nuestras creencias comunes, no es la encarnación del vacío absoluto y solo un espacio vacío. Representa, de acuerdo con las leyes de la física cuántica, un "mar" constantemente agitado de un número infinito de pares de partículas virtuales y antipartículas que nacen constantemente y se autodestruyen. Su interacción, según los físicos, debería tener un efecto especial sobre el comportamiento de los átomos y la luz.
Por ejemplo, este "mar" cuántico debería tener un efecto especial en la polarización de la luz en presencia de fuertes campos magnéticos, provocando que se divida y polarice de la misma forma que la luz se comporta en algunos cristales, provocando que se divida en dos haces. Los científicos venían hablando de la existencia de tal efecto desde los años treinta del siglo pasado, pero hasta ahora no han podido registrarlo.
Hoy, los astrónomos están tratando de encontrar rastros de su existencia mediante la observación de señales de radio y otros tipos de radiación que emanan de púlsares, "estrellas muertas" con campos magnéticos extremadamente poderosos.
norte
Noble y sus colegas han descubierto otra curiosa manifestación de cómo un "mar" de partículas inexistentes que habitan el vacío del vacío puede manifestarse en el mundo real, analizando qué sucede con las partículas cargadas que pasan por las inmediaciones de "estrellas muertas".
Los científicos llamaron la atención sobre el hecho de que las fluctuaciones cuánticas del vacío y los poderosos campos magnéticos de los púlsares afectarán no solo el comportamiento de las partículas de luz, sino que de una manera especial "ralentizarán" el movimiento de varios rayos cósmicos, acelerados a velocidades cercanas a la de la luz.
Este proceso, explica Noble, será muy similar en esencia a un efecto curioso descubierto por los físicos soviéticos hace casi cien años. En 1934, Pavel Cherenkov y Sergei Vavilov notaron, mientras experimentaban con la radiación gamma, que cuando entra en un líquido, causa un brillo débil pero claramente perceptible debido al hecho de que los rayos gamma golpean los electrones y los aceleran a velocidades que exceden la velocidad de la luz en agua.
Durante mucho tiempo, los físicos no creyeron que la radiación de Cherenkov pudiera surgir en el vacío, ya que no se puede exceder la velocidad de la luz en él. Los cálculos de los físicos británicos muestran que esta regla se viola cuando un rayo cósmico o un rayo de partículas aceleradas golpea la vecindad de un púlsar o un pulso de luz de un láser superpotente.
Video promocional:
En el último caso, como señalan los físicos, es necesario construir un láser extremadamente poderoso capaz de acelerar electrones a energías superiores a 1,3 teraelectronvoltios, lo que hasta ahora solo pueden hacer los colisionadores más poderosos. Noble admite que tales fuentes de luz no se construirán ni siquiera en un futuro lejano.
Por este motivo, los científicos proponen buscar rastros de la existencia de este fenómeno en las proximidades de los púlsares, cuyos campos magnéticos son unos cinco órdenes de magnitud más fuertes que los campos eléctricos que generan los láseres más potentes que existen o en construcción.
Según los autores del artículo, prácticamente todos los rayos gamma de alta energía que emanan de púlsares de milisegundos pueden generarse mediante interacciones cuánticas similares entre el vacío y los rayos cósmicos de alta energía.
¿Se puede encontrar esta luz "espontánea"? Según Noble y sus colegas, es posible que los astrofísicos ya hayan detectado rastros de su existencia. El hecho es que en 2009 el telescopio de rayos gamma Fermi mostró que el centro de la Vía Láctea produce una cantidad inusualmente grande de radiación gamma, cuyo brillo en la parte de alta energía del espectro excedió significativamente los valores teóricamente predichos.
Luego, los científicos creyeron que la desintegración de las partículas de materia oscura podrían haberla generado, pero los astrónomos posteriores lo dudaron, al no haber encontrado tal exceso de radiación en la galaxia vecina, la Nebulosa de Andrómeda. Los físicos británicos asumen que no fue generado por esta sustancia invisible, sino por el fenómeno que descubrieron.
