CAPÍTULO 10: FÍSICA AL LÍMITE
está bien entendido y corroborado experimentalmente con mucha precisión.
Evidentemente si un electrón tiene una masa m (el positrón tiene la misma masa)
necesitaremos una energía algo por encima de energía E = 2 mc2 = 1,02 MeV
para producir el par, es decir, necesitaremos dos fotones de rayos X o de rayos
gamma. ¿Por qué hablamos de todo eso cuando este libro trata de fotones ópticos, es decir de fotones de uno o de pocos eV?
En principio, aunque sea poco probable, se puede pensar en un proceso
en el que algo más de un millón de fotones de un eV generen un par electrónpositrón, cuya energía es 1,02 MeV. Simplemente pasa que eso es altamente improbable en condiciones normales. En 1959 Julian Schwinger se dio cuenta de
que este proceso era posible. Sin ser muy rigurosos podemos entender lo básico
del proceso. La mecánica cuántica indica que continuamente se pueden crear
pares partícula-antipartícula. Evidentemente esta generación no conserva la
energía y por ello es un par virtual. Podemos violar la conservación de energía
- / E, y así nos manteen un valor E si consideramos un tiempo muy corto, t < h
nemos dentro de los límites indicados por el principio de incertidumbre, que
marca los limites al producto entre la indeterminación de la energía y del tiempo.
Para el caso de un par electrón-positrón, ese tiempo es aproximadamente 10-25
segundos. Así podemos pensar que aunque aparecen continuamente pares virtuales, estos desaparecen instantáneamente sin dar ningún efecto. Sin embargo,
en ese brevísimo tiempo permitido por el principio de incertidumbre un par electrón-positrón, que son dos partículas cargadas de signos opuestos, se verán
aceleradas por el campo en direcciones opuestas. Si logramos separar espacialmente una de otra ya no se podrán aniquilar y habremos obtenido un par real.
Para ello vamos a necesitar un láser realmente muy intenso.
Esta es la esencia de lo que actualmente se conoce como el límite de
Schwinger y el campo eléctrico necesario es el denominado campo crítico de
la QED,
Ecrítico = m2 c3 / eh
L
A
S
O
C