Artículos de última hora

Las partículas cargadas emiten radiación de Cherenkov en el vacío cuántico


Según una nueva investigación científica, las partículas cargadas que viajan a través del espacio vacío pueden emitir radiación de Cherenkov al interactuar con el vacío cuántico.

En física, una partícula cargada es una partícula con carga eléctrica. Puede ser una partícula subatómica o un ion. Dos partículas que tienen diferente número de electrones (la partícula más pequeña en el átomo de carga negativa) empiezan a reaccionar entre sí. La partícula que tiene mayor cantidad de electrones le quita electrones a la otra partícula. Una se convierte positiva porque pierde un electrón, y la otra negativa porque obtuvo un electrón.

Radiación de Cherenkov
Desde hace tiempo se sabe que las partículas cargadas, como los electrones y los protones, producen el equivalente electromagnético de un auge sónico, cuando sus velocidades superan a las de los fotones en el medio circundante.

Este efecto, conocido como radiación de Cherenkov, es responsable del resplandor azul característico del agua en un reactor nuclear.

Según Albert Einstein, nada puede viajar más rápido que la luz en el vacío. Debido a esto, generalmente se asume que la emisión de Cherenkov no puede ocurrir en el vacío.

Pero según la mecánica cuántica, el vacío en sí está lleno de "partículas virtuales", que se mueven momentáneamente dentro y fuera de toda la existencia.

Estas partículas generalmente no son observables, pero, en presencia de campos eléctricos y magnéticos extremadamente fuertes, pueden convertir el vacío en un medio óptico donde la velocidad de la luz disminuye, de modo que las partículas cargadas de alta velocidad pueden emitir radiación de Cherenkov. Esto es algo totalmente inesperado en un vacío.

"Esta es una nueva predicción muy emocionante porque podría proporcionar respuestas a preguntas básicas, como ¿cuál es el origen del brillo de rayos gamma en el centro de las galaxias?", Dijo el profesor Dino Jaroszynski, de la Universidad de Strathclyde.

"Además, proporciona una nueva forma de probar algunas de las teorías más fundamentales de la ciencia al llevarlas a sus límites".

El Estudio
El profesor Jaroszynski y sus colegas descubrieron que en condiciones extremas, como las que se encuentran en el foco de los láseres más poderosos del mundo y los enormes campos magnéticos alrededor de las estrellas de neutrones, este vacío "polarizado" puede reducir la velocidad de los rayos gamma, lo suficiente como para que se produzca la emisión de Cherenkov.

Esto significa que los rayos cósmicos de mayor energía que pasan a través de los campos magnéticos que rodean los púlsares, deberían emitir predominantemente radiación de Cherenkov, muy por encima de otros tipos, como la radiación de Sincrotrón.

"La electrodinámica cuántica es una de las mejores teorías probadas en física, con un acuerdo extraordinario entre las predicciones teóricas y los datos experimentales", dijo Alexander Macleod, investigador de la Universidad de Plymouth.

“Pero este acuerdo solo ha sido verificado en el régimen de campo débil. El vacío de la radiación de Cherenkov nos ofrece una nueva forma de comprobar si realmente este acuerdo se mantiene en los límites del campo fuerte".

Referencia del documento científico:
Alexander J. Macleod et al. 2019. La radiación de Cherenkov en el vacío cuántico. Fis. Rev. Lett. 122, 161601 - Publicado el 24 de abril de 2019; doi: 10.1103 / PhysRevLett.122.161601

No hay comentarios.