“Éter” de la nueva escuela puede arrojar luz sobre las estrellas de neutrones

Entre los científicos está ampliamente extendida la creencia de que no existe algo como el éter – un medio que impregna todo el espacio y permite que las ondas de luz se propaguen, de forma similar a cómo el sonido necesita del agua o el aire. Un grupo de físicos de la Universidad de Maryland (UM) han propuesto un giro moderno del viejo éter y lo han usado para hacer nuevas mediciones precisas sobre el comportamiento de las estrellas de neutrones.

Los físicos pensaron una vez que las ondas de luz se propagaban en un medio especial, el “éter luminífero”. Esto implica que la velocidad de la luz dependería del marco de referencia del observador, pero los experimentos realizados en los inicios del siglo XX establecieron que la luz en el vacío siempre viaja a la misma velocidad, independientemente del marco de referencia. La Teoría Electromagnética de la Luz de Maxwell, junto con el descubrimiento de Einstein de la Relatividad Especial, proporcionó la explicación: No existe tal éter, y todos los marcos de referencia son equivalentes.

El grupo de la UM propone, sin embargo, que el concepto de éter aún podría tener un lugar en la física: no representando un medio para las ondas de luz, sino un marco de referencia preferido universal que es físico en la naturaleza. Como tal – aunque el nuevo éter mantiene el espíritu del antiguo – existen pocas similitudes entre los dos.

Los investigadores de la UM – Christopher Eling, Ted Jacobson, y Coleman Miller – describen su éter como un estado preferido de reposo en cada punto del espacio-tiempo. Este estado preferido no sería el resultado de algo conocido, como un campo gravitatorio o la radiación de fondo cósmica, sino que puede, según dicen, surgir de la estructura del espacio vacío en la Teoría de la Gravedad Cuántica.

El éter viola la simetría de Lorentz, el principio que afirma que las leyes de la física deben tener la misma forma no importa el marco de referencia. En otras palabras, si una persona deja caer una pelota en su casa, en un tren en movimiento, o en un cohete a través del espacio, las leyes de la física que describen el movimiento de la pelota son las mismas en cada marco. Este concepto es una de las bases de la Relatividad Especial.

El equipo de la UM dice que su trabajo proporciona un marco de trabajo en el cual probar si la relatividad se mantiene en un contexto de campos gravitatorios muy potentes. En situaciones de “campo débil” – tales como la curvatura gravitatoria de la luz y las órbitas de los planetas alrededor del Sol – los experimentos han reforzado la gravedad en la física gravitatoria. Pero los experimentos para estudiar la relatividad donde la gravedad es mucho más fuerte, como en una estrella de neutrones, aún no son lo bastante precisos, debido tanto a lo limitado de las observaciones como al conocimiento incompleto de las propiedades de la materia nuclear densa.

El equipo de la UM usó el nuevo éter para realizar predicciones concretas sobre las estrellas de neutrones que difieren de las generadas por la Relatividad General, la Teoría de la Gravedad de Einstein. Los cálculos del grupo demuestran que la masa máxima de una estrella de neutrones sería menor que en la relatividad general y el incremento en la longitud de onda, o “desplazamiento al rojo”, experimentado por los fotones emitidos desde la superficie de la estrella deben ser un 10 por ciento más.

“Nuestras predicciones cuantitativas permiten que las violaciones de la relatividad en campos fuertes sean caracterizadas y probadas en el entorno gravitatorio extremo de una estrella de neutrones”, dijo Jacobson a PhysOrg.com.

Próximos experimentos que pueden proporcionar más pistas en las situaciones de gravedad relativamente fuerte incluyen detectores de rayos-X capaces de rastrear el movimiento de elementos en discos alrededor de agujeros negros, los cuales definirán la forma del espacio-tiempo alrededor de un agujero negro; detectores altamente sensibles tanto en tierra como en el espacio que “verán” ondas gravitatorias; y dispositivos que darán mejores medidas de las masas de estrellas de neutrones y el desplazamiento al rojo de fotones emitidos desde sus superficies cuando escapan del campo gravitatorio de la estrella.

Esta investigación se discute en el ejemplar del 17 de agosto de 2007 de la edición on-line de Physical Review D. En su trabajo anterior sobre el tema, el grupo de la UM llevó a cabo un análisis similar de los agujeros negros no giratorios, y encontraron que las desviaciones de la Relatividad General serían muy difíciles de detectar. Dicen que en el caso de agujeros negros giratorios probablemente producirían efectos más drásticos, pero es más complejo y permanece en espera de ser estudiado.


Cita: Christopher Eling, Ted Jacobson, and M. Coleman Miller “Neutron stars in Einstein-aether theory” Phys. Rev. D 76, 042003 (2007) Autor: Laura Mgrdichian
Fecha Original: 10 de octubre de 2007
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