El fenómeno es conocido como birrefringencia del vacío se debe al comportamiento de las partículas virtuales en presencia de un intenso campo magnético

Buenos Aires-(Nomyc)-Una estrella de neutrones situada a 400 años luz de distancia parece haber proporcionado la primera confirmación experimental de la birrefringencia del vacío, un fenómeno cuántico predicho hace ahora ochenta años, según un trabajo, liderado por Roberto Mignani, investigador del Instituto de Astrofísica Espacial y Física Cósmica de Milán y de la Universitdad de Zielona Góra, en Polonia.

En un material óptico, la birrefringencia es el fenómeno por el que la velocidad de la luz depende de su polarización; es decir, de la dirección en la que oscila el campo electromagnético asociado a la onda. Esta propiedad aparece en algunos cristales y plásticos debido a la disposición microscópica que adoptan sus moléculas y al modo en que la luz interacciona con ellas.

En principio, nada de lo anterior podría ocurrir en el espacio vacío, ya que en él no hay átomos ni materia de ningún tipo que pueda interaccionar con la luz. No obstante, las leyes cuánticas dictan que el vacío no debe entenderse como un estado carente de estructura, sino como un hervidero de partículas «virtuales» que se crean y se aniquilan sin cesar.

Eso implica que, bajo ciertas circunstancias, el vacío puede exhibir algunas de las propiedades que de otra manera solo esperaríamos ver en los medios materiales. En concreto, desde los años treinta del siglo pasado se sabe que un campo magnético muy intenso debería provocar que el vacío se comportase como un medio birrefringente. Hasta ahora, sin embargo, nadie había obtenido pruebas empíricas del fenómeno.

Eso es, precisamente, lo que parecen haber observado Mignani y sus colaboradores al analizar la polarización de la luz procedente de RX J1856.5-3754, una estrella de neutrones relativamente cercana a la Tierra y cuya magnetosfera sustenta un campo magnético del orden de 10¹³ o 10¹⁴gauss.

Es a partir de estas intensidades, billones de veces mayores que la del campo magnético terrestre, cuando se espera que la birrefringencia del vacío deje una impronta detectable en la luz que se propaga a través de él.

Al analizar la luz visible procedente del astro, los investigadores han medido un grado de polarización del orden del 16 por ciento y según explican en su trabajo Mignani “dicho efecto no se dejaría explicar con facilidad por ningún otro fenómeno astrofísico, por lo que la causa más probable sería a la birrefringencia del vacío que debería tener lugar en las inmediaciones del astro”.

Hace décadas que los físicos pueden medir en el laboratorio algunas de las extrañas propiedades del vacío cuántico y aunque los detalles son muy distintos, algunas manifestaciones conocidas de las partículas virtuales son el efecto “Lamb”, es decir  una alteración en los niveles de energía atómicos detectada por primera vez en 1947, el valor preciso del momento magnético del electrón o el efecto Casimir, es decir la fuerza atractiva que aparece espontáneamente entre dos placas conductoras suspendidas en el vacío.

Si otros estudios confirman los resultados de Mignani y sus colaboradores, la birrefringencia del vacío podrá sumarse a partir de ahora a la larga lista de éxitos de la electrodinámica cuántica.

Más información en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society y en la página web del Observatorio Europeo Austral.                         Nomyc-26-12-16