Teorías que describen la interacción de luz y materia (crédito: Oliver Pike, Imperial College London)
Físicos del Imperial College de Londres han descubierto la manera de crear materia a partir de la luz – una hazaña que se pensó imposible cuando la idea fue presentada por vez primera por los científicos G. Breit y J. Wheeler en 1934.
Breit y Wheeler sugirieron que debería ser posible convertir luz en materia al chocar tan sólo dos partículas de luz (fotones), y crear así un electrón y un positrón – el método más simple de convertir luz en materia jamás predicho.
La nueva investigación, publicada en la revista Nature Photonics, muestra por primera vez cómo la teoría Breit y Wheeler podría ser puesta a prueba en la práctica.
Este “colisionador fotón-fotón”, que convertiría luz directamente en materia mediante tecnología que ya está disponible, sería un nuevo tipo de experimento de alta energía en física. Este experimento podría recrear un proceso que fue muy importante en los primeros 100 segundos del universo y que también se detecta en los estallidos de rayos gamma, las mayores explosiones del universo y uno de los misterios sin resolver más grandes de la física.
De demostrarse la teoría Breit-Wheeler, proporcionaría la pieza definitiva de un rompecabezas de la física que describe las formas más simples en las que interactúan luz y materia. Las otras seis piezas de este rompecabezas, incluyendo la teoría de Dirac en 1930 sobre la aniquilación de electrones y positrones y la teoría de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico en 1905, están asociadas con investigaciones galardonadas con el Premio Nobel.
El experimento de colisión que han propuesto los científicos implica dos pasos principales. En primer lugar, usarían un láser de alta intensidad extremadamente potente para acelerar los electrones justo debajo de la velocidad de la luz.
Luego, dispararán estos electrones sobre una superficie de oro para crear un haz de fotones un billón de veces más energéticos que la luz visible.
La siguiente etapa del experimento implica un pequeño recipiente de oro al que llaman hohlraum (que en alemán quiere decir “cuarto vacío”). Los físicos dispararán un láser de alta energía en la superficie interna de este recipiente de oro, para crear un campo de radiación térmica, lo que generará una luz similar a la luz emitida por las estrellas.
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