Un equipo de físicos acaba de modelizar un sorprendente fenómeno cuántico donde láseres ultrapotentes generan luz a partir del vacío. Estos trabajos podrían pronto ser validados experimentalmente gracias a una nueva generación de instalaciones láser.
El vacío, en física cuántica, nunca es totalmente inerte. Es el asiento de fluctuaciones incesantes, donde pares de partículas virtuales aparecen y desaparecen en una fracción de segundo. Investigadores de la Universidad de Oxford y del Instituto Superior Técnico de Lisboa han simulado cómo haces láser intensos pueden perturbar este vacío y producir luz.
Un fenómeno cuántico finalmente visualizado
La teoría predecía desde hace tiempo que tres haces láser cruzados podían polarizar las partículas virtuales del vacío, generando un cuarto haz. Este proceso, llamado mezcla de cuatro ondas, acaba de ser modelizado en 3D y en tiempo real. Las simulaciones revelan cómo los fotones interactúan, como bolas de billar, bajo el efecto de los campos electromagnéticos.
Gracias al software OSIRIS, los investigadores pudieron observar detalles inaccesibles anteriormente, como la influencia de la asimetría de los láseres o la evolución temporal de las interacciones. Estos resultados, publicados en
Communications Physics, ofrecen una base sólida para futuros experimentos.
Las simulaciones muestran también efectos sutiles, como la birrefringencia del vacío, donde la polarización de la luz es modificada por campos magnéticos extremos. Estas predicciones podrían ser testeadas en los próximos años.
Hacia una confirmación experimental
Varias instalaciones láser de vanguardia, como el Vulcan 20-20 en Reino Unido o la Infraestructura de Luz Extrema en Europa, alcanzan ahora las potencias necesarias para observar estos fenómenos. Estos láseres permitirán verificar si el vacío puede efectivamente producir luz bajo ciertas condiciones.
Los modelos desarrollados por el equipo servirán para optimizar los parámetros experimentales, como la forma de los pulsos láser o su sincronización. Estos datos son esenciales para detectar señales tenues, como la dispersión fotón-fotón, nunca observada directamente.
Más allá de la validación de las teorías cuánticas, estos trabajos podrían ayudar a rastrear partículas hipotéticas, como los axiones, candidatos potenciales para la materia oscura. Las simulaciones abren así nuevas vías para explorar la física fundamental.
Autor del artículo: Cédric DEPOND
Fuente: Communications Physics