Un experimento de laboratorio podría modificar la comprensión de los fenómenos que dieron lugar al origen del universo hace casi 14 mil millones de años: sus descubrimientos podrían generar cambios importantes en cuanto a la interpretación del Big Bang.
Los físicos de la Universidad de Nebraska-Lincoln y la Universidad Brigham Young, en Estados Unidos, han logrado confirmar ciertas dinámicas de dispersión de la luz propuestas por primera vez hace medio siglo y que podrían hacer reconsiderar aspectos del fondo cósmico de microondas, el "remanente" de la radiación electromagnética generada por el Big Bang. Los descubrimientos podrían ayudar a explicar los fenómenos que tuvieron lugar en el cosmos hace casi 14 mil millones de años, dando lugar al nacimiento del universo mediante la gran explosión inicial.
La nueva investigación, que fue publicada recientemente en la revista Physical Review A, comprueba algunos aspectos y visiones en torno a la denominada dispersión de Thomson, una teoría elaborada 50 años atrás. En concreto, los investigadores pudieron verificar que la dispersión de la luz en determinadas condiciones sigue una naturaleza no lineal, y que al mismo tiempo esa dispersión produce extrañas modificaciones en el campo eléctrico, que no han sido obsevadas previamente.
¿Una nueva visión sobre el Big Bang?
Como los cosmólogos entienden que la dispersión de la luz posterior al Big Bang fue de naturaleza lineal, este descubrimiento podría derivar en una reinterpretación de los efectos de la enorme explosión que dio origen al cosmos. Su importancia radica en que afectaría las condiciones del fondo cósmico de microondas, cuyas emisiones electromagnéticas producidas en el Bin Bang brindan pistas sobre los orígenes del universo, mientras continúan atravesándolo en la actualidad.
De acuerdo a una nota de prensa, los investigadores lograron demostrar experimentalmente los extraños comportamientos de la luz a alta intensidad, cuando se dispersa a partir de electrones. Según los científicos, los electrones golpeados por pulsos lumínicos de alta intensidad adoptan una trayectoria extraña y no lineal, completamente diferente a la adoptada bajo condiciones normales.
Campos eléctricos danzantes
Cuando la intensidad de la luz aplicada es menor, el electrón la dispersa a la misma frecuencia que tenía al momento del “choque” con el electrón. Sin embargo, en condiciones de luz a alta intensidad y con fotones múltiples, la luz sale de la colisión con una energía y frecuencia más altas de las que tenía previamente.
Por ejemplo, en lugar de dispersarse con el mismo color que presentaba, la luz roja podría transformarse en amarilla, verde y azul al mismo tiempo, o presentar una frecuencia invisible en el espectro electromagnético. Además, los físicos comprobaron que estas variaciones no lineales generan un campo eléctrico muy extraño, que se aprecia como una especie de frenético “baile” con los instrumentos indicados.
Una perspectiva no lineal
El carácter distintivo de ese campo eléctrico producido por la dispersión no lineal de la luz podría tener implicaciones directas en las interpretaciones que realizan los astrónomos de la radiación que aún permanece desde el Bing Bang: si esas emanaciones electromagnéticas iniciales no fueron afectadas por una dispersión lineal como se pensaba y, por el contrario, fueron modificadas por extraños e imprevisibles fenómenos no lineales, sus impactos podrían ser radicalmente diferentes a los que establecen las principales teorías en vigencia.
Por otra parte, los especialistas resaltaron que estos descubrimientos en torno al comportamiento de la luz en condiciones extremas podrán ser aplicados en la investigación y el desarrollo de nuevas fuentes de luz, que estarían dotadas de capacidades novedosas y revolucionarias.
Referencia
Experimental observation of polarization-resolved nonlinear Thomson scattering of elliptically polarized light. Colton Fruhling, Junzhi Wang, Donald Umstadter, Christoph Schulzke, Mahonri Romero, Michael Ware and Justin Peatross. Physical Review A (2021). DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevA.104.053519
