Immagina di ricreare le condizioni di una stella di neutroni in un laboratorio. I recenti progressi nella tecnologia laser stanno rendendo questa possibilità una realtà, aprendo le porte all'esplorazione della fisica estrema precedentemente confinata agli ambienti astrofisici.
Ricercatori negli Stati Uniti, supportati dalla National Science Foundation e dall'Air Force Office of Scientific Research, stanno utilizzando laser multi-petawatt per generare campi magnetici ultra-forti in plasma denso. Le simulazioni mostrano che è possibile raggiungere campi magnetici superiori a 4 gigagauss, avvicinandosi alla forza presente nelle magnetosfere delle stelle di neutroni.
Questi intensi campi magnetici facilitano la produzione di fasci di raggi gamma ad alta energia e, in modo notevole, la creazione di coppie elettrone-positrone direttamente dalla luce. Questa svolta consente lo studio della riconnessione magnetica relativistica e della dinamica degli elettroni dominata dalla radiazione, offrendo potenziali applicazioni in nuovi strumenti diagnostici, sorgenti di particelle compatte e modelli migliorati dei fenomeni cosmici.
La capacità di generare fasci di raggi gamma apre anche la strada alla creazione di materia dalla luce attraverso il processo di Breit-Wheeler. Le simulazioni prevedono che la collisione di fasci di raggi gamma prodotti dai laser possa produrre milioni di coppie elettrone-positrone, un salto significativo rispetto agli esperimenti precedenti.
Inoltre, gli scienziati hanno scoperto che un singolo fascio laser può auto-organizzare un plasma in un collisore fotone-fotone, emettendo raggi gamma sia in avanti che indietro. Questo approccio innovativo semplifica il processo di creazione di materia dalla luce, rendendolo più fattibile sperimentalmente e potenzialmente portando a sorgenti di positroni compatte basate su laser per la caratterizzazione dei materiali e la ricerca sull'antimateria.