La birrefringencia al vacío es un fenómeno cuántico muy inusual que solo se ha observado a nivel atómico. En teoría, puede ocurrir, por ejemplo, cerca de estrellas de neutrones. Debido a la presencia de campos magnéticos muy poderosos, las regiones con materia que aparece y desaparece pueden aparecer de manera caótica cerca de tales estrellas.
En la década de 1930, los físicos alemanes Werner Heisenberg y Hans Heinrich Ouler desarrollaron la teoría de que un vacío magnetizado podía comportarse como un prisma con respecto a la luz que lo atraviesa.
Más recientemente, científicos del Instituto Nacional Italiano de Astrofísica y de la Universidad Zelenogur (Polonia) han sido testigos de esta inusual propiedad del vacío. Usando el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral, los científicos dirigidos por Roberto Mignani observaron la estrella RX J1856.5-3754, ubicada a 400 años luz de distancia.
Las estrellas de neutrones suelen ser muy compactas, pero docenas de veces más masivas que nuestro Sol. Debido a esto, tienen campos magnéticos muy poderosos. Un vacío en su estado normal (al menos según Einstein y Newton) no se manifiesta de ninguna manera, y la luz puede propagarse a través de él sin ningún cambio. Sin embargo, según la Electrodinámica Cuántica (QED), el espacio está lleno de partículas virtuales que aparecen y desaparecen sin cesar. Campos magnéticos muy potentes, como los que se encuentran comúnmente cerca de las estrellas de neutrones, pueden modificar las propiedades del espacio.
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Con el uso de nuevos equipos del Very Large Telescope de Chile, los investigadores pudieron observar una estrella de neutrones en el espectro visible, ampliando efectivamente los límites de la tecnología de observación existente.
Un estudio de la estrella RX J1856.5-375 mostró un nivel significativo de polarización lineal (16 por ciento), que los científicos interpretaron como una consecuencia del efecto de la birrefringencia del vacío.
“El alto nivel de polarización que observamos con el VLT es muy difícil de explicar con nuestros modelos actuales, a menos que estemos hablando del efecto de la birrefringencia en el vacío predicho hace 80 años por la electrodinámica cuántica”, dice Mignani.
Gracias a telescopios futuros y más potentes, dijo Mignani, los científicos podrán aprender más sobre este efecto cuántico inusual al observar otras estrellas de neutrones.
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"Las mediciones de los niveles de polarización utilizando telescopios de nueva generación, por ejemplo, el mismo European Extreme Large Telescope (EELT) de ESO, pueden desempeñar un papel clave al probar las predicciones de la electrodinámica cuántica en el tema de los efectos de birrefringencia en el vacío cerca de la mayoría de las estrellas de neutrones", señala el científico.
“Esta es la primera vez que se realiza esta investigación en el espectro visible. También se pueden realizar más observaciones en el rango de longitud de onda de los rayos X”, añade el investigador Kinwa Wu.
NIKOLAY KHIZHNYAK
