Un equipo internacional de científicos, liderado por la Universidad de Oxford, ha logrado un avance significativo en la física experimental al recrear por primera vez en un entorno de laboratorio lo que se ha denominado 'bolas de fuego' de plasma. Esta hazaña se consiguió utilizando el acelerador Super Proton Synchrotron (SPS) del CERN en Ginebra, específicamente en su instalación HiRadMat. Los resultados de esta investigación, publicados el 3 de noviembre de 2025 en la revista PNAS, buscan arrojar luz sobre un misterio persistente en la astrofísica: la inexplicable escasez de rayos gamma de baja energía (GeV) que llegan a la Tierra desde el espacio intergaláctico.
El enigma se centra en los blazares, objetos alimentados por agujeros negros supermasivos que emiten chorros de radiación y partículas a velocidades relativistas, produciendo rayos gamma de muy alta energía (TeV). La teoría predice que, al viajar por el espacio, estos rayos TeV deberían interactuar con la luz estelar residual, generando pares de electrones y positrones. Estos pares, a su vez, deberían producir rayos gamma de menor energía (GeV), los cuales no han sido detectados por observatorios espaciales como el satélite Fermi. Para simular esta cascada de pares cósmicos, los investigadores, que incluyeron expertos del Central Laser Facility (CLF) del STFC, hicieron pasar pares de electrones y positrones, generados por el SPS, a través de un plasma de un metro de longitud, emulando el medio intergaláctico.
El experimento se diseñó para poner a prueba la hipótesis de que la inestabilidad del haz de partículas era el factor principal responsable de la ausencia de los rayos gamma GeV esperados. Una explicación alternativa sugería que débiles campos magnéticos cósmicos, posiblemente vestigios del universo primitivo, podrían estar desviando estas partículas o que las fluctuaciones internas del propio chorro disipaban su energía. Sin embargo, el análisis del perfil del haz en el laboratorio reveló que la inestabilidad del chorro no era el mecanismo dominante para la desaparición de los rayos gamma.
Este hallazgo redirige el foco de la investigación hacia la influencia de un campo magnético externo y tenue que impregna el cosmos. El profesor Gianluca Gregori, físico de la Universidad de Oxford y autor principal del estudio, enfatizó que estos experimentos controlados consiguen tender un puente crucial entre la teoría y la observación astronómica. Este avance en la astrofísica de laboratorio, apoyado por infraestructuras como el CERN, abre una nueva vía para comprender la arquitectura magnética del espacio profundo y los patrones que rigen los fenómenos cósmicos más vastos.