Logran en laboratorio plasmas cósmicos de pares de partículas como los del espacio profundo

MadridCientíficos han logrado generar en el laboratorio haces de electrones y positrones de alta densidad, similares a los que se encuentran en el espacio profundo. Este avance representa un hito importante en la ciencia de alta energía.

Investigadores de todo el mundo, incluyendo el Laboratorio de Energética Láser de la Universidad de Rochester, publicaron sus hallazgos en Nature Communications. Lograron un avance significativo al producir entre 100 y 1,000 veces más pares que lo que era posible anteriormente.

Aquí tienes una lista rápida de puntos clave:

Redacta un título atractivo y conciso; por ejemplo, este es un mal título en holandés:

Oekraïne treft Russische olieraffinaderijen te midden van Moskou's maritieme verdedigingsclaims

mientras que este es un buen título:

Oekraïne valt Russische olieraffinaderijen aan, Moskou beweert succesvolle verdediging op zee

• Las instituciones involucradas incluyen la Universidad de Rochester, CERN y la Universidad de Oxford.
• Utilizaron la instalación HiRadMat en el acelerador Super Proton Synchrotron (SPS) de CERN.
• Generaron haces casi neutros de pares electrón-positrón.
• Cada protón llevaba una energía cinética 440 veces mayor que su energía en reposo.

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Los agujeros negros y las estrellas de neutrones son los objetos más densos del universo. Alrededor de ellos hay plasmas, un tipo de materia. En particular, existen los plasmas de pares electrón-positrón, que contienen electrones y positrones moviéndose a velocidades cercanas a la de la luz. Hasta ahora, ha sido difícil crear estos plasmas en un laboratorio.

Charles Arrowsmith, un físico de la Universidad de Oxford, se incorporará al LLE este otoño. Explica que producir grandes cantidades de pares de electrones y positrones era un desafío, limitando nuestro conocimiento a ideas teóricas. El exitoso experimento ha abierto ahora nuevas posibilidades para la investigación en astrofísica de laboratorio.

El equipo empleó más de 100 mil millones de protones del acelerador SPS en el CERN. Estos protones poseen la energía suficiente para desintegrar átomos y liberar quarks y gluones. Esto genera una lluvia de partículas que se transforma en electrones y positrones. Con tal cantidad de partículas, el haz empieza a comportarse como un plasma similar al encontrado en el espacio.

Dustin Froula y Daniel Haberberger del LLE trabajaron con Arrowsmith para diseñar un experimento. Colaboraron con científicos de diversas instituciones, incluyendo el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas del Laboratorio Rutherford Appleton, la Universidad de Strathclyde y el Establecimiento de Armas Atómicas del Reino Unido.

Esta investigación podría ayudarnos a comprender el comportamiento de las diminutas partículas en las explosiones de rayos gamma o en los chorros de los blázares. Arrowsmith menciona que han desarrollado métodos para modificar la dispersión de los haces de partículas, lo que les permite estudiar las interacciones de plasma de manera controlada.

Gianluca Gregori de la Universidad de Oxford señala que los telescopios no pueden observar detalles muy pequeños de objetos espaciales distantes. Se llevarán a cabo experimentos en el laboratorio para verificar si las predicciones del modelo computacional son correctas. Gregori también subraya la importancia de que científicos de diferentes laboratorios alrededor del mundo trabajen en conjunto.

Otras instituciones que colaboran en este esfuerzo incluyen el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, el Instituto Max Planck de Física Nuclear, la Universidad de Islandia y el Instituto Superior Técnico en Portugal. Los resultados del equipo surgen mientras intentan avanzar en la ciencia del plasma mediante la colisión de potentes láseres. Este estudio se llevará a cabo en las instalaciones NSF OPAL.