¿Propiedades cuánticas en el espacio? Esto es lo que han observado científicos por primera vez

Cosmos

Por Sophimania Redacción
1 de Diciembre de 2016 a las 12:37
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¿Propiedades cuánticas en el espacio?  Esto es lo que han observado científicos por primera vez
Las estrellas de neutrones tiene un centro super compacto. Imagen: Internet

Cuando uno imagina el espacio exterior lo cree vacío, desprovisto de materia fuera de los cuerpos celestes. Pero la Física Cuántica nos dice que en realidad este “vacío” consiste en muchas partículas virtuales que aparecen y desaparecen en fracciones de segundo.

Nadie lo había comprobado, hasta ahora que unos investigadores liderados por Roberto Mignani, del Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) italiano, en Milán, y científicos de la Universidad polaca de Zielona Gora, han logrado, por primera vez, detectar signos de estas propiedades cuánticas en el espacio vacío.

Utilizando el Very Large Telescope (VLT) en el observatorio Paranal, en Chile el equipo internacional de científicos han observado los efectos que provoca en su entorno una lejana estrella de neutrones. El estudio aparecerá próximamente en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

La estrella que han estudiado se llama RX J1856.5-3754, y está a 400 años luz de la Tierra. A pesar de estar muy cerca de nosotros, su extremada oscuridad hace que sea muy difícil de observar en el rango de la luz visible. Por eso los investigadores han elegido el espectrógrafo de dispersión FORS2 del VLT, el cual puede observar detalles de ondas de luz que otros aparatos no pueden

Una estrella de neutrones es un tipo de estrella que tiene un interior tan masivo y comprimido que apenas queda espacio libre entre las partículas que lo componen. Además, ese núcleo, posee un campo magnético extraordinariamente fuerte. Tanto, que sus efectos son capaces de alterar el espacio en los alrededores de la estrella. Incluso a las propiedades del espacio “vacío”.

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Representación artística muestra como el campo magnético de la estrella de neutrones polariza la luz. Imagen: ESO

Aunque se considera que el vacío del espacio exterior no tiene absolutamente nada de materia través del cual la luz puede viajar libremente y sin sufrir alteración alguna, la electrodinámica cuántica (QED por sus siglas en inglés), la teoría que describe las interacciones entre los fotones y las partículas con carga eléctrica, como los electrones, nos dice que el "espacio vacío" está, en realidad, lleno de "partículas virtuales" que aparecen y desaparecen constantemente. De forma que un campo magnético lo suficientemente poderoso debería modificar de algún modo ese espacio, hasta el punto de afectar a la polarización de la luz que pasa a través de él.

"Según la QED, un vacío altamente magnetizado se comporta como un prisma en cuanto a la propagación de la luz, un efecto conocido como birrefrigerancia al vacío", explica al respecto Roberto Mignani.

La birrefrigerancia al vacío, aunque conocida, carecía de una demostración experimental directa hasta ahora. A pesar de que ya se había realizado experimentos desde hace 80 años, cuando el efecto fue predicho por Werner Heinsenberg, quién ideo el principio de indeterminación, y Hans Heinrich Euler.

Por eso los investigadores han recurrido a las estrellas de neutrones. Ningún laboratorio en la Tierra hubiese podido generar un campo magnético de esa potencia, el cual resulta fundamental para poder observar el efecto deseado. Por eso, las estrellas de neutrones son enormes "laboratorios naturales" en los que es posible estudiar algunas de las leyes fundamentales de la Naturaleza.

Después de analizar la data del VLT, Mignani y su equipo lograron detectar una polarización lineal en un significativo grado de alrededor del 16%. Lo cual, según los investigadores, se debe al efecto de refuerzo de la birrefrigerancia al vacío que ocurre en el espacio alrededor de RX J1856.5-3754.

"(Se) requirió usar uno de los telescopios más grandes y eficientes del mundo, el VLT, y técnicas de análisis de datos extremadamente precisos para mejorar la señal de una estrella tan débil", aseguró Vincenzo Testa miembro del equipo que realizó el trabajo.

"La alta polarización lineal que medimos con el VLT no puede ser fácilmente explicada por nuestros modelos a no ser que incluyamos los efectos de birrefrigerancia al vacío predichos por la electrodinámica cuántica", añade Mignani.

"Este estudio usando el VLT es el primer soporte observacional para las predicciones de los efectos del QED que surgen en campos magnéticos extremadamente fuertes", comenta Silvia Zane. "Las mediciones de polarización con la próxima generación de telescopios, como el European Extremely Large Telescope del ESO, podrían desempeñar un papel crucial en las pruebas de las predicciones QED de la birrefringencia al vacío alrededor de muchas más estrellas de neutrones", añade.

"Esta medida, hecha por primera vez en luz visible, también abre el camino a medidas similares a ser llevadas a cabo en longitudes de onda de rayos X", añade Kinwah Wu, astrónomo de Mullard Space Science Laboratory del Reino Unido, que no participó en el estudio.


FUENTES: PHYS, ABC


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