Tres formas de viajar (casi) a la velocidad de la luz

En todo el universo, desde los agujeros negros a nuestro entorno cercano a la Tierra, las partículas, de hecho, se aceleran a velocidades increíbles, incluso alcanzando el 99,9% de la velocidad de la luz . Uno de los trabajos de las agencias espaciales es comprender mejor cómo se aceleran estas partículas. El estudio de estas partículas súper rápidas, llamadas también relativistas, puede ayudar a proteger futuras misiones a la Luna , a Marte , para conocer más en profundidad nuestro vecindario cósmico o, quien sabe si, como algunos apuntan, crear nuevos sistemas de propulsión de nuestras naves . Pero, ¿cómo se consiguen estas aceleraciones casi de ciencia ficción? Los científicos apuntan hacia tres formas concretas, tal y como recoge el portal especializado Phys.org .

La mayoría de los procesos que aceleran las partículas a velocidades relativistas funcionan con campos electromagnéticos, la misma fuerza que mantiene los imanes pegados a tu nevera. Los dos componentes, el campo eléctrico y el magnético , como dos caras de la misma moneda, trabajan juntos para mover partículas a velocidades relativistas en todo el universo.

En esencia, los campos electromagnéticos aceleran las partículas cargadas porque éste las empuja , de manera similar a como la gravedad atrae a los objetos con masa. En las condiciones adecuadas, los campos electromagnéticos pueden acelerar las partículas a una velocidad cercana a la de la luz.

En la Tierra, los campos eléctricos a menudo se aprovechan los laboratorios -aunque a menor escala- para realizar experimentos en los laboratorios. Pero no son tan pequeños como pueda parecer: los aceleradores de partículas, como el Gran Colisionador de Hadrones y el Fermilab -que ocupan decenas de kilómetros-, usan campos electromagnéticos pulsados para acelerar las partículas cargadas hasta un 99.99999896% de la velocidad de la luz . A estas velocidades, las partículas pueden romperse para producir colisiones con inmensas cantidades de energía. Esto permite a los científicos buscar partículas elementales y comprender cómo era el universo en las primeras fracciones de segundo después del Big Bang .

Los campos magnéticos están en todas partes en el espacio: rodeando la Tierra y abarcando el Sistema Solar. Son responsables de guiar a las partículas cargadas que se mueven a través del espacio, las cuales giran a su alrededor.

Cuando estos campos magnéticos chocan entre sí, pueden enredarse. Y en el momento en que la tensión entre las líneas cruzadas se vuelve demasiado grande, las líneas se rompen y se vuelven a alinear de manera explosiva. Se trata de un proceso conocido como reconexión magnética : el veloz cambio en el campo magnético de una región crea campos eléctricos, lo que hace que todas las partículas cargadas se desplacen a altas velocidades. Los científicos sospechan que la reconexión magnética es una forma en que las partículas, por ejemplo, el viento solar -que es el flujo constante de partículas cargadas del sol-, se aceleran a velocidades relativistas .

Pero esas partículas rápidas también crean variedad de efectos secundarios cerca de los planetas. Así, en nuestro planeta podemos observarlos en forma de auroras boreales : cuando se produce una reconexión magnética en el lado de la Tierra que está alejado del Sol, las partículas pueden lanzarse a la atmósfera superior denuestro planeta, donde producen las auroras . También se piensa que la reconexión magnética es responsable de otros efectos alrededor de otros planetas como Júpiter y Saturno , aunque de formas ligeramente diferentes.

Los resultados de los datos analizados pueden ayudar a los científicos a comprender la aceleración de partículas a velocidades relativistas alrededor de la Tierra y en todo el universo.

Aparte de los dos métodos ya citados, las partículas pueden acelerarse por interacciones con ondas electromagnéticas, llamadas interacciones onda-partícula . Cuando las ondas electromagnéticas chocan, sus campos pueden comprimirse . Las partículas cargadas que rebotan entre las ondas ganan energía, como una bola entre dos superficies que se acercan.

Estos tipos de interacciones ocurren constantemente en el espacio cercano a la Tierra y son responsables de acelerar las partículas a velocidades que pueden dañar la los componentes electrónicos de las naves espaciales y los satélites en el espacio.

También se piensa que las interacciones onda-partícula son responsables de acelerar algunos rayos cósmicos que se originan fuera de nuestro Sistema Solar . Después de una explosión de una supernova, una capa densa y caliente de gas comprimido -llamada onda expansiva- se expulsa del núcleo estelar. Llenas de campos magnéticos y partículas cargadas, las interacciones onda-partícula de estas burbujas pueden lanzar rayos cósmicos de alta energía al 99.6% de la velocidad de la luz. Además, se cree que las interacciones onda-partícula también pueden ser parcialmente responsables de acelerar el viento solar y los rayos cósmicos del Sol.