Así que ese baleiro deixa de ser baleiro
Un baleiro é un lugar onde, aínda que non o vexas, pasan moitas cousas. Con todo, para descubrir o que precisa exactamente tanta enerxía que ata hai pouco parecía imposible para os científicos mirar para o mundo das partículas virtuais. Cando algunhas persoas paran en tal situación, é imposible que outras as animen a que intenten.
Segundo a teoría cuántica, o espazo baleiro está cheo de partículas virtuais que palpitan entre o ser e o non ser. Tamén son completamente indetectables, a menos que tivésemos algo poderoso para atopalos.
"Normalmente, cando a xente fala de baleiro, quere dicir algo que está completamente baleiro", dixo o físico teórico Mattias Marklund da Chalmers University of Technology en Gotemburgo, Suecia, na edición de xaneiro de NewScientist.
Resulta que o láser pode mostrar que non está tan baleiro.
Electrón nun sentido estatístico
As partículas virtuais son un concepto matemático nas teorías cuánticas de campos. Son partículas físicas que manifestan a súa presenza a través de interaccións, pero violan o principio da casca da masa.
As partículas virtuais aparecen nas obras de Richard Feynman. Segundo a súa teoría, cada partícula física é de feito un conglomerado de partículas virtuais. Un electrón físico é en realidade un electrón virtual que emite fotóns virtuais, que decaen en pares electrón-positrón virtuais, que á súa vez interactúan cos fotóns virtuais, e así sucesivamente. O electrón "físico" é un proceso continuo de interacción entre electróns virtuais, positróns, fotóns e posiblemente outras partículas. A "realidade" dun electrón é un concepto estatístico. É imposible dicir que parte deste conxunto é realmente real. Só se sabe que a suma das cargas de todas estas partículas dá como resultado a carga do electrón (é dicir, para dicir simplemente, debe haber un electrón virtual máis que positróns virtuais) e que a suma das masas de todas as partículas crean a masa do electrón.
Os pares electrón-positrón fórmanse no baleiro. Calquera partícula cargada positivamente, por exemplo un protón, atraerá estes electróns virtuais e repelerá os positróns (coa axuda de fotóns virtuais). Este fenómeno chámase polarización ao baleiro. Pares electrón-positrón rotados por un protón
forman pequenos dipolos que cambian o campo do protón co seu campo eléctrico. Polo tanto, a carga eléctrica do protón que medimos non é a do propio protón, senón a de todo o sistema, incluídos os pares virtuais.
Un láser ao baleiro
A razón pola que cremos que existen partículas virtuais remóntase aos fundamentos da electrodinámica cuántica (QED), unha rama da física que trata de explicar a interacción dos fotóns cos electróns. Desde que esta teoría se desenvolveu nos anos 30, os físicos preguntáronse como tratar o problema das partículas que son matemáticamente necesarias pero que non se poden ver, escoitar nin sentir.
O QED mostra que, teoricamente, se creamos un campo eléctrico suficientemente forte, entón os electróns virtuais acompañantes (ou que forman un conglomerado estatístico chamado electrón) revelarán a súa presenza e será posible detectalos. A enerxía necesaria para iso debe alcanzar e superar o límite coñecido como límite de Schwinger, máis aló do cal, como se expresa figuradamente, o baleiro perde as súas propiedades clásicas e deixa de estar “baleiro”. Por que non é tan sinxelo? Segundo as suposicións, a cantidade de enerxía necesaria debe ser tanto como a enerxía total producida por todas as centrais eléctricas do mundo, outros mil millóns de veces.
A cousa parece fóra do noso alcance. Non obstante, non necesariamente se utiliza a técnica láser de pulsos ópticos ultracurtos e de alta intensidade, desenvolvida na década de 80 polos gañadores do Premio Nobel do ano pasado, Gérard Mourou e Donna Strickland. O propio Mourou dixo abertamente que os poderes de giga, tera e incluso petawatts logrados nestes supershots láser crean unha oportunidade para romper o baleiro. Os seus conceptos plasmáronse no proxecto Extreme Light Infrastructure (ELI), apoiado por fondos europeos e desenvolvido en Romanía. Hai dous láseres de 10 petawatts preto de Bucarest que os científicos queren utilizar para superar o límite de Schwinger.
Non obstante, aínda que conseguimos romper as limitacións enerxéticas, o resultado -e o que acabará por aparecer aos ollos dos físicos- segue sendo moi incerto. No caso das partículas virtuais, a metodoloxía de investigación comeza a fallar, e os cálculos xa non teñen sentido. Un simple cálculo tamén mostra que os dous láseres ELI xeran moi pouca enerxía. Incluso catro paquetes combinados aínda son 10 veces menos do necesario. Non obstante, isto non desanima aos científicos, porque consideran que este límite máxico non é un límite agudo e puntual, senón unha área de cambio gradual. Así que esperan algúns efectos virtuais incluso con menores doses de enerxía.
Os investigadores teñen varias ideas para reforzar os raios láser. Un deles é o concepto bastante exótico de espellos reflectores e amplificadores que viaxan á velocidade da luz. Outras ideas inclúen a amplificación dos raios colisionando feixes de fotóns con raios de electróns, ou colisionando raios láser, que se di que queren levar a cabo os científicos do centro de investigación da Estación de Luz Extrema de China en Shanghai. Un gran colisionador de fotóns ou electróns é un concepto novo e interesante que paga a pena observar.
