Nuevo límite a la carga del fotón

Un físico de los Estados Unidos ha analizado ondas de radio de galaxias distantes para obtener un nuevo límite superior de la carga eléctrica del fotón. Brett Altschul de la Universidad de Indiana ha encontrado que la carga no es mayor de 10-46 veces la del electrón – suponiendo la existencia de fotones con carga positiva y negativa. Esto es trece órdenes de magnitud mejor que el límite directo anterior de la carga de una partícula que normalmente suponemos neutra (Phys. Rev. Lett. 98 261801).

La posibilidad de que el fotón tenga carga tendría profundas implicaciones en un amplio rango de la física. Por ejemplo, los fotones cargados en el denso universo joven habrían tenido una tremenda cantidad de energía potencial eléctrica, lo cual no encajaría con nuestra compresión de cómo ha evolucionado el universo.

Además, nuestra actual compresión de las partículas elementales sugiere que un fotón cargado implicaría la existencia de un antifotón de carga opuesta – pero si tal partícula existe, gran parte de la física cotidiana que damos por sentada sería diferente.

Para colocar un límite a la carga del fotón, Altschul observó los datos del experimento VSOP – el cual funcionó desde 1997 a 2005 usando una combinación de telescopios terrestres y el telescopio espacial HALCA para estudiar ondas de radio procedentes de galaxias distantes. Las señales procedentes de la misma fuente fueron analizadas por distintos telescopios y se midió la interferencia entre las señales. Tomando medidas sucesivas VSOP fue capaz de desarrollar imágenes de galaxias muy distantes que no podrían resolverse usando un sólo telescopio.

Sin embargo, VSOP sólo funciona si los fotones detectados en cada telescopio son coherentes – y esta coherencia sería degradada si los fotones tiene incluso una mínima carga eléctrica. Esto es debido a que los fotones detectados en distintos telescopios habrían viajado a través de campos magnéticos ligeramente diferentes, provocando que las fases relativas de los fotones cambiasen y destruyesen su coherencia.

Altschul fue incapaz de hallar ninguna prueba de decoherencia en los datos de VSOP en las galaxias a una distancia alrededor de mil millones de pársec (unos 3 mi millones de años luz), permitiéndole concluir que la carga del fotón es menor que 10-32e.

Puso entonces un límite aún más restrictivo a la carga suponiendo la existencia de los antifotones. La Mecánica Cuántica no permite que partículas distintas – fotones y antifotones, por ejemplo – interfieran entre sí. Ajustando las reglas para permitir que tales partículas con diminutas cargas interfirieran, Altschul fue capaz de estimar cómo la coherencia se perdería en los fotones y antifotones viajando grandes distancias.

Concluyó que la carga del fotón y del antifotón es menor de 10-46e. Ésto es 13 órdenes de magnitud mejor que las estimaciones previas para fotones de cargas opuestas, que habían sido realizadas buscando “borrosidades”en las imágenes de radio de las galaxias distantes.


Autor: Hamish Johnston
Fecha Original: 6 de julio de 2007
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