Anomalía en la invarianza de Lorentz podría dar un vuelco a un pilar básico de la Relatividad de Einstein

Un físico de la Universidad de Indiana (IU) ha desarrollado una prometedora nueva forma de identificar una posible anomalía en un pilar básico de la teoría de Einstein de la relatividad conocido como “invarianza de Lorentz”. De confirmarse, la anomalía descartaría el principio básico de que las leyes de la física son iguales para dos objetos que viajan a velocidad constante o rotan uno en relación al otro.

El Distinguido Profesor de la IU Alan Kostelecky y el estudiante graduado Jay Tasson tomaron la vieja idea de la simetría exacta promulgada por la teoría de 1905 de Einstein y demostraron en un artículo que se publicará en el ejemplar del 9 de enero de Physical Review Letters que puede haber unas violaciones inesperadas de la invarianza de Lorentz que pueden detectarse en experimentos especializados.

“Es sorprendente y agradable que violaciones comparativamente grandes puedan aún estar esperando su descubrimiento a pesar de un siglo de pruebas de precisión”, dijo Kostelecky. “Descubrirlas sería como encontrar un camello en pajar lugar de una aguja”.

Si los hallazgos ayudan a revelar la primera prueba de violaciones de Lorentz, demostraría que la relatividad no es exacta. El espacio-tiempo no parecería el mismo en todas las direcciones y habría violaciones de la relatividad medibles, aunque minúsculas.

Las violaciones pueden verse como direcciones preferidas en el espacio-tiempo vacío provocadas por un vacío similar a una malla de campos de fondo. Esto estaría separado de todas las partículas y fuerzas conocidas, lo cual se explica en una teoría conocida como Modelo Estándar que incluye la Teoría de la Relatividad de Einstein.

Los campos de fondo se predicen por una generalización de esta teoría conocida como Extensión del Modelo Estándar, desarrollada por Kostelecky para describir todas las hipotéticas violaciones de la relatividad.

Aunque difíciles de detectar, cada campo de fondo ofrece su propio estándar universal para determinar si un objeto se está moviendo o no, o en qué dirección se mueve. Si un campo interactúa con ciertas partículas, entonces el comportamiento de esas partículas cambia y puede revelar violaciones de la relatividad causadas por el campo. La gravedad distorsiona los campos, y esto produce comportamientos en las partículas que pueden revelar unas violaciones que de otro modo quedarían ocultas.

Las nuevas violaciones cambian las propiedades gravitatorias de los objetos dependiendo de su movimiento y composición. Los objetos en la Tierra siempre se mueven de forma distinta en distintas estaciones debido a que la Tierra gira alrededor del Sol, por lo que las manzanas podrían caer más rápido en unas estaciones que en otras. También, distintos objetos como manzanas y naranjas caerían de forma distinta.

“Ningún experimento dedicado ha buscado hasta ahora una variación estacional en el índice de caída de un objeto en la gravedad de la Tierra”, dijo Kostelecky. “Desde la éopca de Newton hace 300 años, se ha supuesto que las manzanas caen a la misma velocidad en verano que en invierno”.

Observar estas minúsculas variaciones es otro tema dado que las diferencias en la caída serían diminutas dado que la gravedad es una fuerza débil. El nuevo artículo cataloga posibles experimentos que podrían detectar los efectos. Entre ellos hay algunos que estudian las propiedades gravitatorias de la materia en la Tierra y el espacio.

La Extensión del Modelo Estándar predice que una partícula y antipartícula interactuarían de forma distinta con los campos de fondo, lo cual significa que la materia y la antimateria sentirían de forma distinta la gravedad. Por lo que una manzana y una anti-manzana caerían también a distinta velocidad.

“Las propiedades gravitatorias de la antimateria permanecen inexploradas en su mayor parte”, dijo Kostelecky. “Si una manzana y una anti-manzana se dejasen caer a la cez desde la cima de la Torre de Pisa, nadie sabe si impactarían en el suelo a la vez o en momentos distintos”.


Fecha Original: 5 de enero de 2009
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Comments (8)

  1. “Desde la éopca de Newton hace 300 años, se ha supuesto que las manzanas caen a la misma velocidad en verano que en invierno”

    Vamos a ver, si en invierno la tierra esta mas cerca del sol que en verano, al mediodía las cosas deberían caer mas despacio y a media noche mas deprisa, por la simple atracción gravitatoria que ejerce el sol sobre la “manzana” No hacen falta teorías raras para ello, las formulas clásicas nos valen, otra cosa es que además de esto, se descubran variaciones no esperadas de la velocidad en algún momento, y que estas variaciones no pudieran explicarse por la interacción por ejemplo de otro planeta (que aunque a escalas pequeñas las hay, y al cabo de millones de años pueden, por ejemplo establecer un mismo plano de traslación para todos)

  2. “Vamos a ver, si en invierno la tierra esta mas cerca del sol que en verano, al mediodía las cosas deberían caer mas despacio y a media noche mas deprisa, por la simple atracción gravitatoria que ejerce el sol sobre la “manzana””

    Lo que no es cierto. La Tierra está en “caída libre” en el campo gravitatorio solar, o dicho de otra manera, la aceleración de caída en la Tierra sólo depende del campo gravitatorio terrestre. Es cierto que habría que tener en cuenta los efectos de mareas, pero eso no es de lo que se está hablando aquí.

    Y por cierto Alan Kostelecký no tiene demasiada memoria

    Einstein Unruffled: Relativity passes stringent new tests http://www.sciencenews.org/view/generic/id/9148/title/Einstein_Unruffled_Relativity_passes_stringent_new_tests

    Es lo que tiene la ciencia que sale en las noticias. Suele ser tan interesante como desencaminada.

  3. Ups

    Eh, Julio, no xD. Las manzanas de la Tierra están en caída libre respecto al Sol (y la propia Tierra), no importa qué punto de la órbita estén ocupando en un momento dado (Kepler básico), esto en lo que respecta a la posición durante la revolución. Como la Tierra no es puntual (bastante grande, diría yo) es cierto que existe una distancia de 12.700 km aprox. al Sol entre los dos puntos que citas, pero te estás olvidando del momento angular y la propia velocidad de rotación de la manzana alrededor del eje terrestre. Creo que estás confundiéndote con el tema de las mareas y el límite de Roche, que ahí lo que sucede es que precisamente para poder seguir en caída libre respecto al cuerpo central cada partícula debe moverse a una velocidad que hace imposible que el cuerpo siga cohesionado (pero sigue en órbita). Además, es muy sencillo detectar, en la mecánica clásica, la diferencia teórica que habría excluyendo todo lo demás: para 7,5·10^10 m, de órbita media, la masa del Sol 2^30 kg, la g = 2,37 cm·s^-1, la diferencia que habría con más menos 6.750 km aparece en el cuarto decimal (serían micras por segundo). Esto es indetectable entre otras razones porque los propios movimientos de masas de la propia Tierra producen efectos mayores y esto se diluye en un ruído de fondo (por ejemplo los casquetes polares afectan, y mucho, a la rotación de la Tierra). Aparte, está la Luna. xD. Y para terminar, el artículo no va sobre eso xD.

  4. Ale

    Hola, interesante artículo, e interesante blog (aunque lo ultimo no es novedad :D )
    Un mínimo detalle: “Aunque difíciles de detectar, cada campo de fondo ofrece su propio estándar universal para determinar su … ” -> determinar SI …
    Saludos.

  5. Turok

    Pues si vulnerara el principio cosmológico(el universo es homogeneo e isótropo y las ecuaciones de Einstein se pueden resolver analíticamente gracias a este principio)tambien quedaria vulnerado el principio copernicano y por tanto ocupariamos una posición especial en el universo, en lugar de de lo que el principio de Copernico propone que es que no ocupamos ningún lugar especial en el universo, porque no existen tales lugares especiales.Filosoficamente tendriamos muchos problemas y no hace falta decir que científicamente también.De todos modos hay otro experimento, al menos, que podria poner en cuestión la Relatividad Especial, es el experimento del GLAST o Fermi,que también se explicó por aquí.Quien sabe, quizás a gran escala no funcione bien la Relatividad, en cuyo caso deberia modificarse, lo cual resulta un tanto espeluznante.Y hasta Galileo se removeria en su tumba.

  6. Turok

    Si efectivamente es como dice Ups,el Limite de Roche no debe ser confundido con las fuerzas de marea,aunque esten relacionados.Es precisamente cuando se traspasa ese limite que el cuerpo queda roto por fuerzas de marea de un cuerpo masivo inicial, aunque se forman anilllos con el material del cuerpo desgarrado, en el cual las particulas que quedan dentro del limite de Roche giran entorno del cuerpo masivo con una mayor velocidad que las particulas exteriores o fuera del Limite de Roche.En resumen es ese difrencial en la velocidad de rotación de las particulas que formaban el cuerpo destrozado por las fuerzas de marea las que finalmente ocasiona la formación del anillo resto del cuerpo inicial.Las fuerzas de marea no afectan a lo que aquí se discute.

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