Hallan la receta para convertir luz en materia

Científicos en Reino Unido han descubierto un método sorprendentemente directo para transformar luz en materia. El diseño, publicado en la revista especializada "Nature Photonics", adapta tecnología usada en investigación sobre la fusión nuclear y puede ser implementado en instalaciones que ya existen en Reino Unido.

Varias localizaciones podrían ahora competir para convertir por primera vez fotones (las partículas portadoras de radiación electromagnética) en positrones y electrones (partículas subatómicas con cargas eléctricas positivas y negativas).

Esto probaría una vieja teoría de hace 80 años de los científicos Gregory Breit y John A. Wheeler, quienes pensaban que era imposible conseguir una prueba física de su postulado. Ahora, de acuerdo con investigadores de la universidad británica Imperial College London, esa prueba está al alcance de la mano.

El profesor Steven Rose y su estudiante de doctorado, Oliver Pike, le dijeron a la BBC que podría conseguirse en un año.

"Con un buen equipo experimental, podría ser bastante realizable", dijo Pike.

Si el experimento se hace realidad, será la última pieza en un rompecabezas que comenzó en 1905, cuando Albert Einstein reportó el efecto fotoeléctrico (que ocurre cuando un material emite electrones al recibir radiación electromagnética) con su modelo de la luz como partícula.

Varias otras interacciones básicas entre materia y luz han sido descritas y luego probadas por experimentos, incluyendo la proposición de Paul Dirac de 1930 que sostiene que un electrón y su equivalente de antimateria, un positrón, pueden ser aniquilados en colisión y producir dos protones (las partículas elementales que, junto a los neutrones, forman el núcleo de los átomos).

Pero la predicción teórica de Breit y Wheeler de lo opuesto -que dos fotones pueden chocar juntos y producir materia (un positrón y un electrón)- ha sido difícil de observar en la práctica.

"La razón de que esto sea tan difícil de ver en el laboratorio es que debes lanzar un enorme montón de electrones juntos, porque la probabilidad conversión es muy baja", explicó Rose.

RAYOS GAMMA Y NUBE DE PROTONES

Los investigadores proponen reunir un gigantesco número de fotones de muy alta energía al disparar un intenso haz de rayos gamma en una nube de otros fotones, creada dentro de un pequeño cilindro forrado en oro.

Este cilindro se denomina "Hohlraum", que en alemán significa "espacio hueco", porque contiene un vacío, y se utiliza normalmente en las investigaciones sobre fusión nuclear. La nube de fotones de su interior está generada por rayos X extraordinariamente intensos y es casi tan caliente como el Sol.

Disparar a esta muy densa nube de fotones con el haz de potentes rayos gamma aumenta la probabilidad de colisiones que producirían materia, y harían historia.

"Es realmente asombroso", dijo Pike, quien contó que le llevó cierto tiempo darse cuenta del valor de este esquema, que inicialmente anotado en un trozo de papel junto a dos colegas y varias tazas de café. "En las primeras 12 horas no apreciamos lo suficiente su magnitud".

Pero los cálculos posteriores mostraron que el diseño, en teoría al menos, tiene energía más que suficiente para resolver el desafío propuesto por Breit y Wheeler en los años 30.

"Todos los ingredientes están allí", dice Peter Knight, otro experto de Imperial College que no estuvo involucrado en la investigación pero lo describe como una "idea realmente ingeniosa".

"Creo que se comenzará seriamente a intentar esto", dijo Kight a la BBC, aunque también advirtió que hay que entender y tener en cuenta muchas cosas al poner el diseño en práctica.

"Si se hace en un año, lo habrán hecho increíblemente bien. Creo que puede tomarles un poco más de tiempo". Sin embargo, la competición científica por lograrlo puede acelerar el proceso.

Hay al menos tres instalaciones con el equipamiento necesario para poner a prueba la propuesta. "La carrera por llevar a cabo y completar el experimento está en marcha", afirmó Pike.