MADRID, 26 Ene. (EUROPA PRESS) -
Un físico de la Universidad de Lancaster ha propuesto una solución radical a la pregunta de cómo una partícula cargada, como un electrón, responde a su propio campo electromagnético.
Esta pregunta ha desafiado a los físicos durante más de 100 años, pero el físico matemático doctor Jonathan Gratus ha sugerido un enfoque alternativo, publicado en el Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical con implicaciones controvertidas.
Está bien establecido que si una carga puntual se acelera produce radiación electromagnética. Esta radiación tiene tanto energía como impulso, que deben provenir de alguna parte. Por lo general, se supone que provienen de la energía y el momento de la partícula cargada, amortiguando el movimiento.
La historia de los intentos de calcular esta reacción de radiación (también conocida como amortiguamiento de radiación) se remonta a Lorentz en 1892. Muchos físicos conocidos, incluidos Plank, Abraham, von Laue, Born, Schott, Pauli, Dirac y Landau, hicieron contribuciones importantes. La investigación activa continúa hasta el día de hoy con muchos artículos publicados cada año.
El desafío es que, según las ecuaciones de Maxwell, el campo eléctrico en el punto real donde se encuentra la partícula puntual es infinito. Por lo tanto, la fuerza sobre esa partícula puntual también debería ser infinita.
Se han utilizado varios métodos para volver a normalizar este infinito. Esto conduce a la bien establecida ecuación de Lorentz-Abraham-Dirac.
Desafortunadamente, esta ecuación tiene soluciones patológicas bien conocidas. Por ejemplo, una partícula que obedece a esta ecuación puede acelerar para siempre sin fuerza externa o acelerar antes de que se aplique ninguna fuerza. También existe la versión cuántica de la amortiguación de radiación. Irónicamente, este es uno de los pocos fenómenos donde la versión cuántica ocurre a energías más bajas que la clásica.
Los físicos están buscando activamente este efecto. Esto requiere la "colisión" de electrones de muy alta energía y potentes rayos láser, un desafío ya que los aceleradores de partículas más grandes no están situados cerca de los láseres más potentes. Sin embargo, disparar láseres en plasmas producirá electrones de alta energía, que luego pueden interactuar con el rayo láser. Esto solo requiere un potente láser. Los resultados actuales muestran que la reacción de radiación cuántica existe.
El enfoque alternativo es considerar muchas partículas cargadas, donde cada partícula responde a los campos de todas las demás partículas cargadas, pero no a sí misma. Este enfoque fue descartado hasta ahora, ya que se asumió que esto no conservaría la energía y el impulso.
Sin embargo, el doctor Gratus muestra que esta suposición es falsa, ya que la energía y el momento de la radiación de una partícula provienen de los campos externos utilizados para acelerarla.
"Las implicaciones controvertidas de este resultado es que no es necesario que haya una reacción de radiación clásica en absoluto. Por lo tanto, podemos considerar el descubrimiento de la reacción de radiación cuántica como similar al descubrimiento de Plutón, que se encontró siguiendo predicciones basadas en discrepancias en el movimiento de Neptuno. Los cálculos corregidos mostraron que no había discrepancias. De manera similar, se predijo, encontró y luego se demostró que no era necesaria la reacción de radiación", explica.