Establecen límites en la velocidad de la luz por gravedad cuántica

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Fermi

Una explosión de rayos gamma detectada por el observatorio espacial Fermi ha permitido a los científicos establecer el límite superior en la escala que mide el grado en que los efectos de la gravedad cuántica alteran la velocidad de la luz, según recoge un estudio que esta semana publica la revista Nature. En la investigación ha participado el Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC-CSIC).

El observatorio espacial Fermi (de la NASA y otras agencias) ha detectado una explosión de rayos gamma “muy corta y muy luminosa”, denominada GRB 090510, según confirma a SINC Diego Fernando Torres, del IEEC-CSIC y uno de los cerca de 200 investigadores que han participado en un estudio que esta semana publica Nature.

“El análisis de esta explosión ha permitido detectar un fotón de muy alta energía a menos de un segundo del inicio de la detección a menores energías”, explica Torres. Fermi posee dos telescopios, uno de rayos X de bajas energías (el GBM, que observa a energias de 8-40 keV) y otro de rayos gamma de altas energías (Large Area Telescope, que observa a energías mayores a 100 MeV).

“La detección efectuada permite poner cotas a la posible dispersión de la velocidad de la luz (como predicen las teorías de gravedad cuántica, sobre todo cuando la energía del fotón es muy alta), que es además una forma de violación de la ‘invarianza de Lorenz’ sobre la que esta sustentada la física relativista actual”, explica Torres.

Uno de los principios básicos de la teoría de la relatividad especial de Einstein es la idea de que cualquier observador mide exactamente la misma velocidad de la luz en el vacío, independientemente de la energía de los fotones; es decir, que la velocidad de la luz no varía con la energía. Esta hipótesis es la que se conoce como “invariancia de Lorentz”, y hasta ahora se pensaba que esta propuesta se desmoronaría en escalas en las que los efectos de la gravedad cuántica pudieran entrar en juego (escala de Planck).

La posible variación de la velocidad fotónica debido a la energía constituye un experimento clave de la violación de la invariancia de Lorentz. Mediante la observación de los picos en las curvas de luz de la explosión de rayo gamma se puede apreciar incluso una variación mínima de la velocidad fotónica cuando se acumula en el retardo cosmológico de la luz.

El equipo no encontró ninguna prueba de la violación de la invariancia de Lorentz en sus observaciones. Establecen este límite en la longitud de Planck dividida entre 1,2; por encima del cual la gravedad cuántica no puede tener un efecto lineal sobre la velocidad de la luz.

Torres, también profesor de investigacion de ICREA, concluye que el limite impuesto sobre la posible violación de la invarianza de Lorenz “es el mas estricto que se conoce, y hace que la validez de al menos algunas de las teorías que promueven una dispersión lineal sea altamente improbable”.


Referencia bibliográfica: Abdo et al. “A limit on the variation of the speed of light arising from quantum gravity effects”. Nature 461 (7268, 29 d), 29 de octubre de 2009.

Fecha Original: 28 de octubre de 2009
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