Motivado por los posts de @MininniPablo sobre electrodinámica, que están muy buenos, me atrevo a resucitar un viejo post que escribí en 2019, aquí extendido, sobre la interacción de la luz con la misma luz. Algo así como cruzar Jedi lightsabers. Aquí va el hilo:
Light-by-light scattering is a phenomenon in which two photons, i.e. two particles of light, interact one with each other. Classically, light doesn't hit light, but because of quantum mechanics effects there exists a small probability that two light beams can actually interact by
interchanging electrons and positrons just before crossing paths. This is described by quantum electrodynamics (QED); actually, this is one of the first predictions made by the theory.
The direct observation of light-by-light scattering at high energy had proven elusive for
decades, until the Large Hadron Collider (LHC) began its second data-taking period of activity, known as Run 2. Collisions of lead ions at LHC has shown to provide a uniquely clean environment to study the light-by-light interaction [1].
Last year, on March 17th 2019, ATLAS
collaboration at LHC reported the observation of light-by-light scattering with a significance of 8.2 standard deviations [2]. The result uses data from the most recent heavy-ion operation of the LHC, which took place in November 2018.
ATLAS collaboration was the first in seeing, back in 2016, the light-by-light scattering using the strong electromagnetic field of the hadrons colliding at LHC.
Light-by-light scattering had been observed before, but indirectly. In 1998, for instance, the phenomenon was observed
in experiments involving the interaction of electron beams with terawatts pulses of laser at 527 nm wavelength. In that case, an excess of positrons appearing in the interaction between the two beams was interpreted as the signal of positron-electron pairs produced by the
scattering of photons [3].
The photon-photon (i.e. light-by-light) interaction is also what is behind the so-called Delbrück scattering, namely the deflection of high-energy photons when passing by sufficiently close to an atomic nuclei to feel its strong Coulombian field.
The latter phenomenon has been observed in the second half of 20th century. Photon-photon interaction is also important in high-energy astrophysics as it places bounds on the gamma ray spectrum we can observe, due to the interaction between gamma photons and photons from the CMB.
En 1865, James Clerk Maxwell escribió "A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field". ENtre otras cosas, trata allí brevemenet el caso de la fuerza gravitatoria. Comenta las similitudes y diferencias que esa fuerza presenta con el electromagnetismo que, por aquel tiempo, él
estaba formulando de una manera precisa y contentiva. Sobre la gravedad, que, como ñel ya intuía, es un problema mucho más complejo, escribía:
"The assumption, therefore, that gravitation arises from the action of the surrounding medium in the way pointed out, leads to the
conclusion that every part of this medium possesses, when undisturbed, an enormous intrinsic energy, and that the presence of dense bodies influences the medium so as to diminish this energy wherever there is a resultant attraction". Inmediatamente después, deja en claro su
Un monstruo temprano - Uno de los misterios más acuciantes en el estudio de los agujeros negros supermasivos es la razón de su formación. Mientras tenemos una teoría bien establecida para la genealogía de agujeros negros de masas estelares, que se formarían por colapso
gravitacional de una estrella lo suficientemente masiva al final de su vida, los agujeros negros que tienen millones o miles de millones de masas estelares deben haberse formado de otra manera. Aunque bien podría sugerirse que esos monstruos supermasivos podrían ser el resultado
de la coalescencia subsecuente de agujeros negros más pequeños que, a su vez, irían tragando materia a medida que se unieran, los tiempos no parecen dar. Hemos aprendido que, en el universo muy joven, cuando aún no habían transcurrido ni 500 millones de años después del Big Bang,
En la segunda mitad de la década de 1960, Joseph Weber, un físico norteamericano nacido en 1919, construyó un aparato que, según sostenía, sería capaz de detectar ondas gravitacionales, id est, las vibraciones del mismísimo espacio-tiempo. Un breve hilo sobre esto:
El dispositivo que Weber ideó se conoce como “barra Weber” y consiste en enormes cilindros metálicos diseñados para resonar con las ondas gravitacionales a frecuencias del orden de los 1.500 Hz, dentro del rango de frecuencias que Weber pretendía detectar.
Los cilindros (las barras) estaban alojadas en una cámara de vacío y colgadas de filtros acústicos con delicados sistemas de amortiguación.
Weber construyó un prototipo y, luego, varios dispositivos del mismo tipo en la Universidad de Maryland. Los cilindros de aluminio medían
Podemos decir que Schwarzschild tuvo un nombre providencial. Más de un historiador de la ciencia ha bromeado con el hecho de que en alemán Schwarz significa negro y Schild significa escudo. Pero, más allá de la aparente predestinación del su
apellido, que no supera lo anecdótico, Schwarzschild jamás refirió a los astros que él descubrió como agujeros negros. De hecho, ese nombre no se empleó en el ámbito científico hasta mucho más tarde. La primera referencia escrita al término "black hole[s]" es del 18 de enero de
1964. “'Black Holes' in the Space”, reza el título del artículo escrito por Ann Ewing en el que ella reportaba lo discutido en la conferencia de la American Association for the Advencement of Science (AAAS), que había tenido lugar en la ciudad de Cleveland, poco tiempo antes. En
Karl Schwarzschild nació en Frankfurt el 9 de octubre de 1873, en el seno de una familia judía con larga tradición en Alemania. Mostró habilidades y un gran interés por la astronomía desde muy temprana edad; de hecho, a los 16 años ya había publicado un par de papers sobre
mecánica celeste. Más tarde, estudió astronomía formalmente, primero en la Université de Strasbourg (Estrasburgo) y luego en la Ludwig-Maximilians-Universität München (Munich). Luego de obtener su doctorado en Munich trabajó en el Observatorio Kuffner, en Viena, y más tarde fue
nombrado profesor en la Georg-August-Universität Göttingen (Gotinga), donde tuvo la oportunidad de conocer a David Hilbert, Hermann Minkowski y otras grandes figuras asociadas a la teoría de la relatividad. En 1912, Schwarzschild fue nombrado miembro de la
A comienzos de los 70s Hawking mostró que, tal como ocurre con la entropía en los sistemas cerrados, el área de los horizontes de eventos de los agujeros negros nunca decrece. En particular, en una colisión de agujeros negros el área del horizonte del agujero negro resultante es
mayor a la suma de las áreas de los horizontes de sus dos progenitores. Esta observación, sumada a otros resultados conocidos en la época, dio lugar a la termodinámica de los agujeros negros, una de las ramas más importantes de la física teórica y un regente ineludible a la hora
de investigar la gravedad cuántica. Hoy se publicó en Physical Review Letters el paper "GW250114: Testing Hawking’s Area Law and the Kerr Nature of Black Holes", , en el que las colaboraciones LIGO, Virgo y KAGRA estudian la señal de onda gravitacionaljournals.aps.org/prl/abstract/1…