Resuelven el enigma de cuatro décadas sobre la aceleración de partículas en el espacio
Publicado en Science Advances: Experimentos con láseres en China revelan el mecanismo clave detrás de los rayos cósmicos
Un equipo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) ha desentrañado uno de los grandes misterios de la física espacial: cómo las partículas alcanzan velocidades ultrarrápidas en fenómenos cósmicos como supernovas o cerca de la Tierra. Mediante un innovador experimento con láseres de alta potencia en la instalación Shenguang-II, lograron recrear condiciones similares a las del espacio, confirmando que la shock drift acceleration (SDA) es el mecanismo dominante, y no la shock surfing acceleration (SSA), como se sospechaba desde los años 80.
Claves del experimento
Los científicos simularon ondas de choque "supercríticas" —propias de entornos extremos como los restos de estrellas explotadas— al colisionar dos plasmas: uno magnetizado y otro impulsado a 400 km/s. Utilizando técnicas como interferometría óptica y análisis de tiempo de vuelo de iones, observaron un haz de iones acelerados entre 1.100 y 1.800 km/s, cuatro veces más rápido que la propia onda de choque. Este fenómeno, previamente detectado en el espacio, fue analizado con precisión sin precedentes en un entorno controlado.
Simulaciones reveladoras
Mediante modelos computacionales, rastrearon la trayectoria de los iones y confirmaron que la SDA opera a través de dos fuerzas simultáneas: el campo eléctrico en movimiento y la compresión del campo magnético en la onda de choque. Esto permite que las partículas "reboten" y ganen energía de forma exponencial, descartando definitivamente a la SSA como explicación principal.
Aplicaciones y futuro
El estudio no solo resuelve una incógnita fundamental sobre el origen de los rayos cósmicos, sino que también impulsa tecnologías como los aceleradores de iones con láser y optimiza la investigación en fusión nuclear. Además, establece un marco para explorar cómo se generan energías extremas en fenómenos cósmicos, desde auroras boreales hasta agujeros negros.
Conclusión:
Este hito científico, publicado en Science Advances,
marca un antes y un después en la física de plasmas y la astrofísica.
Al replicar en laboratorio procesos antes inaccesibles, no solo se
valida una teoría de décadas, sino que se abre la puerta a controlar
fenómenos que podrían revolucionar la energía limpia y nuestra
comprensión del universo. Como señalan los autores: "Ahora tenemos las
herramientas para diseccionar los aceleradores naturales del cosmos".
