Misteriosas ráfagas rápidas de radio liberan tanta energía como el Sol en un año, y ahora los científicos creen que pueden reproducir su origen en un laboratorio.
Las ráfagas de radio rápidas son pulsos brillantes de emisión de radio de apenas milisegundos de duración, que se cree que se originan en .
Los investigadores creen que lo que produce las explosiones son cuerpos celestes como (imán + estrella) encerrado en campos magnéticos extremos.
Estos campos son tan fuertes que transforman el vacío en el espacio en un plasma exótico compuesto de materia y antimateria en forma de pares de electrones cargados negativamente y positrones cargados positivamente, según la teoría de la electrodinámica cuántica (QED).
Se cree que las emisiones de estos pares son responsables de las potentes ráfagas de radio rápidas.
«Nuestra simulación de laboratorio es un análogo a pequeña escala de un entorno magnetar», dijo el físico Kenan Qu del Departamento de Ciencias Astrofísicas de Princeton.
«Esto nos permite analizar plasmas de pares QED», dijo Qu.
“En lugar de simular un fuerte campo magnético, usamos un láser fuerte. Convierte la energía en plasma de pares a través de las llamadas cascadas QED. El par de plasma luego cambia el pulso láser a una frecuencia más alta.
«El emocionante resultado demuestra las perspectivas de crear y observar el plasma de par QED en laboratorios y permitir experimentos para verificar teorías sobre ráfagas de radio rápidas».
La simulación única que propone el artículo crea un par de plasma QED de alta densidad al hacer chocar el láser con un denso haz de electrones que viaja a una velocidad cercana a la de la luz.
Este enfoque es económico en comparación con el método comúnmente propuesto de hacer colisionar láseres ultrafuertes para producir cascadas QED.
El enfoque también ralentiza el movimiento de las partículas de plasma, lo que permite efectos colectivos más fuertes.
“Ningún láser es lo suficientemente fuerte para lograr esto hoy, y construirlos podría costar miles de millones de dólares”, dijo Qu. “Nuestro enfoque respalda firmemente el uso de un acelerador de haz de electrones y un láser moderadamente fuerte para lograr el plasma de par QED. La implicación de nuestro estudio es que apoyar este enfoque puede ahorrar mucho dinero”.
Se están realizando preparativos o probando la simulación con una nueva ronda de experimentos con láser y electrones en SLAC.
«En cierto modo, lo que estamos haciendo aquí es el punto de partida de la cascada que produce ráfagas de radio», dijo Sebastian Meuren, investigador de SLAC y ex becario postdoctoral visitante en la Universidad de Princeton, coautor de los dos artículos con What is Fisch .
“Si pudiéramos observar algo como una ráfaga de radio en el laboratorio, sería extremadamente emocionante.
“Pero la primera parte es solo mirar la dispersión de los haces de electrones, y una vez que hagamos eso, mejoraremos la intensidad del láser para llegar a densidades más altas para ver realmente los pares de electrones y positrones. La idea es que nuestro experimento evolucione durante los próximos dos años”.
El objetivo general de esta investigación es comprender cómo los cuerpos como los magnetares crean pares de plasma y qué nueva física asociada con las ráfagas de radio rápidas se produce, dijo Qu.
“Estas son las preguntas centrales que nos interesan”.
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