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En 1950, el ingeniero espacial Eugen Sanger propuso una hipótesis: si la materia pudiera transformarse completamente en partículas ligeras, los fotones podrían convertirse en unafuente de energía capaz de propulsar naves espaciales a velocidades intergalácticas.
Asimismo, postuló que la producción de rayos gamma estables podría revolucionar los viajes interestelares, como lo han hecho otros avances tecnológicos en el pasado. Si bien la construcción de un láser de rayos gamma aún es un desafío teórico y experimental, se reconoce como uno de los problemas más desafiantes en el campo de la física.
Qué son los rayos gamma
Los rayos gamma son tipo de radiación electromagnética, similar a la luz visible, pero con una energía mucho mayor. Funcionan como pequeños paquetes de energía pura, llamados fotones, que viajan a la velocidad de la luz.
Estos se generan a través de diferentes procesos físicos. Uno de estos es la desintegración radiactiva, en la cual el núcleo atómico inestable se transforma en una configuración más estable, liberando rayos gamma en el proceso.
En el ámbito astrofísico, fenómenos extremadamente energéticos, como las explosiones de supernovas, las emisiones de los púlsares y la interacción de materia con agujeros negros, también son potentes fuentes de rayos gamma.
El desafío de crear un láser de rayos gamma y su impacto en la física atómica
Desde que se inventó el primer láser en 1961, los científicos han estado intentando usar esta tecnología para explorar regiones más extremas del espectro electromagnético, como los rayos gamma.
Los láseres funcionan haciendo que los electrones en diferentes materiales emitan luz coherente, lo que significa que todos los fotones viajan juntos en la misma dirección y frecuencia, lo que hace que la luz sea muy potente.
Los rayos gamma son una forma de luz mucho más energética que la luz visible. Si bien los científicos han creado láseres para luz visible, aún no han logrado hacer uno para rayos gamma. Para esto, necesitan controlar átomos con gran precisión y hacer que emitan rayos gamma de manera coherente.
Actualmente, el equipo de la Universidad de Rochester y el Centro de Investigación ELI Beamlines en la República Checa está trabajando en una técnica nueva.
Están investigando cómo electrones muy rápidos interactúan con un campo láser fuerte para generar rayos gamma coherentes. Si tienen éxito, esto podría cambiar radicalmente nuestra comprensión de la física a nivel atómico.
Propulsión espacial con rayos gamma
La propulsión espacial con rayos gamma es una idea en desarrollo. El proceso inicia con la aniquilación de protones y antiprotones, generando una gran cantidad de rayos gamma.
Un láser enfocado de estos rayos gamma se usaría para crear una "avalancha de fotones" dentro de la nave espacial, y un campo magnético absorbería el momento de retroceso, impulsando el vehículo.
De hecho, científicos están explorando cómo usar hidrógeno para generar la energía necesaria para cohetes más grandes. No obstante, todavía hay retos, como mantener la coherencia del haz de rayos gamma.
En 2019, científicos de la Universidad de California lograron encapsular positronio en helio líquido superfluido, proporcionando una forma de proteger y estabilizar estos átomos para generar rayos gamma.
Sin embargo, la energía de los isómeros emisores de rayos gamma se libera rápidamente, lo que dificulta mantener una gran cantidad de ellos.