Los físicos son conscientes de que el vacío no está completamente vacío. En su interior, las partículas virtuales aparecen y desaparecen constantemente.
Ahora, un equipo de físicos de La Universidad de Oxford y el Instituto Técnico Superior de Lisboa fueron modelados por primera vez, cómo será la luz, que surgieron en el vacío y de repente hicieron visibles fluctuaciones cuánticas invisibles. El objetivo de este experimento es confirmar una de las predicciones más sorprendentes de la electrodinámica cuántica, que la luz puede interactuar consigo misma en el vacío, creando nuevos rayos.
«Esto no es sólo curiosidad académica — es un paso importante hacia la confirmación experimental de efectos cuánticos que hasta ahora han sido en gran medida teóricos», — explica el coautor del estudio, el profesor Peter Norris.
La modelización utilizada en el estudio permite a los científicos investigar mucho mejor los efectos cuánticos en el vacío. Los rayos láser suficientemente concentrados e intensos pueden activar partículas virtuales y hacer que los fotones se dispersen entre sí.
El estudio se basó en un efecto cuántico conocido como mezcla de cuatro ondas en vacío. En condiciones normales rayos de luz pasan unas a través de otras sin obstáculos. Sin embargo, en un vacío cuántico lleno de partículas virtuales, los campos electromagnéticos intensos pueden modificar el comportamiento de los fotones.
Con la ayuda de potentes herramientas computacionales de la plataforma de modelización OSIRIS, los científicos fueron capaces de reproducir estos efectos cuánticos con extraordinario detalle. En particular, los investigadores demostraron cómo tres haces láser virtuales que se cruzan pueden crear un cuarto haz exclusivamente a partir del vacío modificado.
«Pudimos captar toda la gama de firmas cuánticas. Nuestro programa informático nos ofrece una ventana temporal y tridimensional a las interacciones del vacío cuántico que antes estaban fuera de nuestro alcance», — afirma el autor principal, el Dr Jixin Zhang.
La modelización no sólo confirma predicciones antiguas electrodinámica cuántica, también demuestra factores del mundo real, entre ellos alineación imperfecta del haz o asimetría en el enfoque, que pueden afectar al resultado final. Como los láseres modernos son cada vez más potentes, es posible reproducir estos efectos cuánticos en condiciones reales y observarlos directamente.
Además, las simulaciones reproducen el comportamiento del vacío cuántico no sólo en el espacio, sino también en el tiempo. Los científicos también modelizaron vacío doble birrefringencia — cuando la polarización de la luz cambia como consecuencia del paso por potentes campos electromagnéticos.
Los científicos pueden utilizar plataformas de modelización como OSIRIS para buscar partículas exóticas, como axiones y partículas de carga débil, que pueden representar la materia oscura. Las simulaciones del equipo ya han dado un resultado tangible: una imagen más clara de cómo detectar el parpadeo de la luz en el vacío.
Un nuevo tipo de lente convierte la luz infrarroja en visible
Los resultados del estudio se publican en la revista Communications Physics
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