Los principales descubrimientos de Einstein podrían combinarse para crear un «láser gravitacional»

El trabajo de Einstein fue crucial para la comprensión actual de las ondas gravitacionales y el desarrollo de la radiación estimulada que culminó con la invención de los láseres. El Dr. Jing Liu, de la Universidad de la Academia de Ciencias de China, ha combinado ambos en una propuesta intrigante: es posible crear el equivalente gravitacional de un láser.

Empecemos con lo básico. La palabra láser significa amplificación de luz mediante emisión estimulada de radiación. Un láser está hecho de luz con aproximadamente la misma frecuencia (o, en otras palabras, es monocromático) y es coherente, por lo que puede enfocarse en un punto estrecho o usarse para crear pulsos ultracortos. Al estimular una transición de energía de la mecánica cuántica, es posible hacer que toda la luz salga con la misma frecuencia.

Los láseres naturales existen y se llaman máseres (la «m» significa microondas). Estos máseres astrofísicos provienen de diversas fuentes, incluidos cometas, atmósferas estelares e incluso las auroras de Júpiter. Entonces, si la luz puede producir un láser, ¿también podría hacerlo la gravedad?

La radiación gravitacional comparte propiedades similares con el comportamiento de la luz. Las ondas gravitacionales tienen frecuencias y se mueven a la velocidad de la luz, por lo que, en principio, se podría fabricar un láser con ellas. Esto requeriría una fuente que produzca ondas gravitacionales estimuladas con una frecuencia específica. Cualquier cosa que tenga masa y se mueva crea ondas gravitacionales, pero no se obtiene esa transición energética específica que se encuentra con los átomos.

Pero tal vez podría haber algo así como un átomo gravitacional, una estructura donde las interacciones gravitacionales reemplazan a las electromagnéticas. La idea teórica de un átomo gravitacional es reciente y Liu aprovechó esa hipótesis para probar si es posible un láser gravitacional. El átomo gravitacional de Liu es un agujero negro giratorio rodeado por una nube de axiones, partículas hipotéticas increíblemente ligeras que son las principales candidatas a la materia oscura.

Aunque aún no ha sido revisado por pares, el trabajo sugiere que, en teoría, es posible generar una transición energética resonante en nubes de axiones. Esas transiciones, similares a cuando un electrón en un átomo pierde o gana energía, liberarían ondas gravitacionales de la misma energía y dirección. Sería un láser gravitacional.

Entonces, ¿nos estamos preparando para encontrar estos láseres gravitacionales a partir de estos axiones? Todavía no. Hay muchas hipótesis, pero comprender cómo podrían verse las señales gravitacionales es clave para descubrirlas. Y la señal láser no se parecería a nada que hayamos encontrado hasta ahora, por lo que es importante saber qué es.

Una preimpresión del estudio está disponible en ArXiv.