De la ciencia ficción a la realidad: el láser de rayos gamma, más cerca que nunca

El esfuerzo por conseguir un láser de rayos gamma operativo se considera, en efecto, como uno de los problemas más importantes de la física, y necesita de la coordinación de disciplinas tan dispares como la mecánica cuántica, la espetroscopía óptica y nuclear, la química, la física de estado sólido y la metalurgia, así como de importantes avances en nuestro conocimiento de todas estas áreas. Una tarea realmente difícil y en la que se mezclan la ciencia básica con la ingeniería.

Ahora, un físico de la Universidad de California acaba de publicar en Physical Review A una serie de cálculos que muestran que burbujas esféricas de helio y rellenas de un gas de átomos de positronio resultan estables en helio líquido. Y eso significa un gran paso en el camino de construir el primer láser de rayos gamma, una tecnología hoy por hoy futurista y cuyas posibles aplicaciones irían desde nuevas y más poderosas imágenes médicas a la computación cuántica, la propulsión de naves espaciales ultrarrápidas o tratamientos revolucionarios contra el cáncer.

Pero el positronio es un material muy difícil de tratar. De una duración extremadamente corta y solo brevemente estable, el átomo de positronio resulta similar al de hidrógeno , con la pequeña diferencia de que está hecho de una mezcla de materia y antimateria, en concreto de electrones y sus antipartículas, los positrones. Y todos sabemos lo que suele suceder cuando una partícula de materia se une a su antipartícula: ambas se destruyen en una diminuta pero potente explosión de energía. Sin embargo, cuando un electrón se topa con su " alter ego " de antimateria (un positrón), es posible un segundo resultado: la formación de positronio. ¿Pero cómo darle al positronio la estabilidad que se necesita para manejerlo?

Para ser capaces de crer un láser de rayos gamma, el positronio tiene que permanecer en un estado llamado "condensado de Bose Einstein" formado por toda una colección de átomos de positronio que estén en el mismo estado cuántico y permitan las interacciones necesarias para generar la radiación gamma.

"Según mis cálculos -explica el físico Allen Mills , autor del estudio- una burbuja de helio líquido que contenga un millón de átomos de positronio tendría una densidad seis veces mayor a la del aire y existiría como consensado de materia y antimateria de Bose-Einstein".

El helio es el segundo elemento más abundante del Universo, y solo puede existir en forma líquida a temperaturas extraordinariamente bajas. Y, más importante, tiene una curiosa "afinidad negativa" con el positronio: lo repele, formando burbujas de helio líquido y alargando, a la vez, la vida útil del positronio el tiempo suficiente como para que la generación de rayos gamma pueda comenzar.

Mills, que dirige el Laboratorio de Positrones de la Unversidad de California en Riverside , afirma que su laboratorio está tratando de llevar a la práctica su idea, configurando un haz de antimateria de forma que produzca las burbujas exóticas de helio líquido que predicen sus cálculos. Dichas burbujas podrían servir como fuente de condensados de positronio Bose-Einstein . Y a partir de ahí se podría desarrollar un laser de rayos gamma...

En palabrfas del científico, "los resultados a corto plazo de nuestros experimentos podrían ser la observación del túnel de positronio a través de una lámina de grafeno, que es impermeable a todos los átomos de materia ordinaria, incluido el helio , así como la formación de un haz láser de átomos de positronio con posibles aplicaciones de computación cuántica".

Si los experimentos dan resultado, se habrá abierto la puerta a todo un mundo de extraordinarios avances en una multitud de campos diferentes.