Imagine recrear las condiciones de una estrella de neutrones en un laboratorio. Los recientes avances en la tecnología láser están haciendo esto una realidad, abriendo puertas para explorar la física extrema previamente confinada a entornos astrofísicos.
Investigadores en los Estados Unidos, con el apoyo de la National Science Foundation y la Air Force Office of Scientific Research, están utilizando láseres multi-petavatios para generar campos magnéticos ultra fuertes en plasma denso. Las simulaciones muestran que se pueden lograr campos magnéticos que exceden los 4 gigagauss, acercándose a la fuerza encontrada en las magnetosferas de las estrellas de neutrones.
Estos intensos campos magnéticos facilitan la producción de haces de rayos gamma de alta energía y, notablemente, la creación de pares electrón-positrón directamente a partir de la luz. Este avance permite el estudio de la reconexión magnética relativista y la dinámica de electrones dominada por la radiación, ofreciendo aplicaciones potenciales en nuevas herramientas de diagnóstico, fuentes de partículas compactas y modelos mejorados de fenómenos cósmicos.
La capacidad de generar haces de rayos gamma también allana el camino para crear materia a partir de la luz a través del proceso de Breit-Wheeler. Las simulaciones predicen que la colisión de haces de rayos gamma producidos por láseres puede producir millones de pares electrón-positrón, un salto significativo con respecto a experimentos anteriores.
Además, los científicos han descubierto que un solo haz de láser puede autoorganizar un plasma en un colisionador fotón-fotón, emitiendo rayos gamma tanto en dirección hacia adelante como hacia atrás. Este enfoque innovador simplifica el proceso de creación de materia a partir de la luz, haciéndolo más factible experimentalmente y potencialmente conduciendo a fuentes de positrones compactas basadas en láser para la caracterización de materiales y la investigación de antimateria.