Un diminuto acelerador de partículas

Un diminuto acelerador de partículas logra replicar por primera vez el misterio cósmico de Fermi.

(Artículo de Muy Interesante Digital)

Científicos han logrado replicar en laboratorio el mecanismo de aceleración de rayos cósmicos propuesto por Fermi en 1949, usando átomos ultrafríos y un dispositivo del tamaño de un cabello.

En 1949, el físico italiano Enrico Fermi propuso una idea revolucionaria para explicar cómo ciertas partículas del espacio —los rayos cósmicos— podían alcanzar energías descomunales: se aceleraban al chocar repetidamente contra “espejos magnéticos” en movimiento, como si rebotaran entre nubes de plasma que actúan como muros invisibles. Era una hipótesis poderosa, pero durante más de 70 años, nadie había conseguido observar el fenómeno en condiciones controladas. Hasta ahora.

Recreación artística del dispositivo experimental, que no corresponde a una fotografía real. El acelerador tiene aproximadamente el mismo grosor que un cabello humano. Fuente: ChatGPT / E. F.

Un equipo internacional de investigadores ha logrado recrear por primera vez el mecanismo de aceleración de Fermi en laboratorio. Lo han hecho utilizando átomos ultrafríos y un dispositivo de apenas 100 micrómetros de tamaño, lo que equivale al grosor de un cabello humano. Los resultados, publicados en Physical Review Letters, no solo confirman la teoría, sino que abren nuevas puertas para explorar el comportamiento de partículas en condiciones extremas del universo, desde supernovas hasta agujeros negros.

 

La teoría que explicaba lo inalcanzable.

Fermi propuso que los rayos cósmicos —partículas que viajan a velocidades cercanas a la luz— ganaban energía al rebotar contra regiones móviles de campos magnéticos en el espacio. Estas regiones actuarían como espejos en movimiento que, si el choque es frontal, incrementan la velocidad de la partícula. Esta aceleración por etapas se repite tantas veces como encuentros tenga la partícula, generando una ganancia neta de energía. Sin embargo, comprobar esta teoría requería un entorno con condiciones casi imposibles de controlar.

Los autores del estudio han logrado simular este escenario cósmico en miniatura. Mediante una nube de átomos de rubidio a temperaturas cercanas al cero absoluto y el uso de barreras ópticas móviles generadas por láser, reprodujeron un sistema que simula las colisiones descritas por Fermi. Según explican en el artículo, “realizamos un acelerador de Fermi totalmente controlable haciendo colisionar átomos ultrafríos contra barreras de potencial móviles diseñadas”.

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Eugenio M. Fernández Aguilar.

Físico, escritor y divulgador científico.

Director de Muy Interesante Digital.