Establecen límites en la velocidad de la luz por gravedad cuántica

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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Comments (11)

  1. Hason

    VELOCIDAD DE LA LUZ POR G-R-A-V-E-D-A-D CUÁNTICA

    Para mear y no echar gota

    Y luego nos llaman a algunos magufos

    Y saldrá IVAN EL TERRIBLE diciendo que esto lo entiende perfectamente.

    Dios mío.

  2. No creo que la Gravedad cuántica incida en la velocidad de la luz, c, en el vacío y, muchas veces, se hacen experimentos y pruebas que no llegamos a comprender, y, precisamente por tal motivo, es preciso y necesario repetir una y otra vez el experimento y el estudio de cualquier fenómeno que nos venga a decir que una “constante de la naturaleza” no es tan constante como creíamos.

    Sin embargo, mirando hacia lo que sabemos, y, a lo que nos dejó nuestro amigo Einstein, sabemos que, Masa-Energía-Materia-Luz: Todo la misma cosa en distintas fases o situaciones, en definitiva, si añadimos el espacio-tiempo, sería
    ¡El Universo!

    Todo esto, como ya sabeis todos, tiene mucho que ver con las ecuaciones de Lorentz-Fitzgerald. En 1.893, el físico irlandés George Francis FitzGerald emitió una hipótesis para explicar los resultados negativos del experimento conocido de Michelson-Morley. Adujo que toda materia se contrae en la dirección del movimiento, y que esa contracción es directamente proporcional al ritmo (velocidad) del movimiento.

    Según tal interpretación, el interferómetro se quedaba corto en la dirección del “verdadero” movimiento terrestre, y lo hacía precisamente en una cantidad que compensaba con toda exactitud la diferencia de distancias que debería recorrer el rayo luminoso. Por añadidura, todos los aparatos medidores imaginables, incluyendo los órganos sensoriales humanos, experimentarían ese mismo fenómeno.

    Parecía como si la explicación de FitzGerald insinuara que la Naturaleza conspiraba con objeto de impedir que el hombre midiera el movimiento absoluto, para lo cual introducía un efecto que anulaba cualquier diferencia aprovechable para detectar dicho movimiento.

    Este asombroso fenómeno recibió el nombre de “contracción de Fitz Gerald”, y su autor formuló una ecuación para el mismo que, referido a la contracción de un cuerpo móvil, fue predicha igualmente, y de manera independiente, por H.A.Lorentz (1853-1928) de manera que, finalmente, se quedaron unidas como “Contracción de Lorentz-Fitz Gerald.

    A la contracción, Einstein, le dio un marco teórico en la teoría especial de la relatividad. En esta teoría, un objeto de longitud /0 en reposo en un sistema de referencia parecerá, para un observador en otro sistema de referencia que se mueve con velocidad relativa v con respecto al primero, tener longitud /0 , donde c es la velocidad de la luz.

    La hipótesis original atribuía esta contracción a una contracción real que acompaña al movimiento absoluto del cuerpo. La contracción es en cualquier caso despreciable a no ser que v sea del mismo orden o cercana a c.

    Un objeto que se moviera a 11 km/s (la velocidad de escape de nuestro planeta) experimentaría sólo una contracción equivalente a 2 partes por cada 1.000 millones en el sentido del vuelo. Pero a velocidades realmente elevadas, tal contracción sería sustancial. A unos 150.000 km/seg. (la mitad de la velocidad de la luz, c), sería del 15%; a 262.000 km/seg. (7/8 de la velocidad de la luz), del 50% Es decir, que una regla de 30 cm. que pasara ante nuestra vista a 262.000 km (seg., nos parecería que mide sólo 15’54 cm…, siempre y cuando conociéramos alguna manera para medir su longitud en pleno vuelo. Y a la velocidad de la luz, es decir, 300.000 km/seg., en números redondos, su longitud, en la dirección del movimiento, sería cero. Puesto que, presuntamente, no puede existir ninguna longitud inferior a cero, se deduce que la velocidad de la luz en el vacío es la mayor que puede imaginarse en el Universo.

    El físico holandés Hendrik Antón Lorentz, como hemos dicho, promovió ésta idea pensando en los rayos catódicos (que ocupaban su actividad por aquellas fechas), se hizo el siguiente razonamiento: si se comprimiera la carga de una partícula para reducir su volumen, aumentaría su masa. Por consiguiente, una partícula voladora, escorzada en la dirección de su desplazamiento por la contracción de Fitz Gerald, debería crecer en términos de masa.

    Lorentz presentó una ecuación sobre el acrecentamiento de la masa, que resultó muy similar a la ecuación FitzGerald sobre el acortamiento. A 149.637 kilómetros por segundo, la masa de un electrón aumentaría en un 15%; a 262.000 km/seg., en un 100% (es decir, la masa se duplicaría); y a la velocidad de la luz, su masa sería infinita. Una vez más pareció que no podría haber ninguna velocidad superior a la de la luz, pues, ¿cómo podría ser una masa mayor que infinita?
    El efecto FitzGerald sobre longitudes y el efecto Lorentz sobre masas mantuvieron una conexión tan estrecha que aparecieron a menudo agrupadas como las “ecuaciones Lorentz-FitzGerald.”

    Mientras que la contracción FitzGerald no podía ser objeto de mediciones, el efecto Lorentz sobre masas si podía serlo…, aunque indirectamente. De hecho, el muón, tomó 10 veces su masa original cuando fue lanzado, a velocidades relativistas, en el acelerador de partículas, lo que confirmó la ecuación de Lorentz.

    Los experimentos posteriores, han confirmado las ecuaciones de ambos: a velocidades relativistas, las longitudes se contraen y las masas se incrementan.
    Como es conocido por todos, Einstein adoptó estos descubrimientos y los incorporó a su teoría de la relatividad especial que, aunque mucho más amplia, recoge la contracción de FitzGerald y el aumento de la masa de Lorentz cuando se alcanzan grandes velocidades.

    Ahora se nos propone ima nueva variante que, rompe algunos conceptos bien asentados, nada menos que el valor de una Constante de la Naturaleza, y, desde luego, de momento, no cre que c, pueda sufrir transformaciones por efectos de la gravedad cuántica que, de momento, ni sabemos explicar, ya que, cuando juntamos a la mecánica cuántica con la gravedad (Planck-Einstein), aunque la formulación empleada sea recional, el resultado es desastroso, se muestran incomplatibles y, mientras que de manera independientes funcionan a la perfección, si las juntamos: ¡Un desastre!

    Claro que, es bueno buscar nuevos caminos y, aunque las viejas teorías han funcionado a la perfección “hasta el momento” no quita para que, otras nuevas y más avanzadas, las puedan superar y abran puertas que las llaves de las actuales teorías no pueden abrir.

    La Teoría M, por ejemplo, podría ser una de ellas y, en verdad, tengo mucha fe en que finalmente (aunque tarde) se pueda verificar cuando tengamos las energías necesarias para ello (la energía de Planck de 10 exp. 19 GeV) que, de momento, es impensable.

    Claro que, cuando se desarrollan las ecuaciones de campo de la Teoría M, como por arte de magia, allí sugen las ecuaciones de Einstein de la Relatividad General, ¿Será casualidad? NO, en física no existen las casualidades pero si, las causalidades.

  3. Paes

    Emilio, muy interesante su aportación. Me gustaría saber qué piensa de la teoria de la variación de la velocidad de la luz de Joao Mageijo.

    Gracias.

  4. jlander

    Creo que esas energías son imposibles de lograr para demostrar la teoria M/de cuerdas, ahora y siempre. Dicen que haría falta un accelerador de partículas del tamaño del sistema solar

  5. manuel

    TODO ES RELATIVO, AUN LOS EFECTOS SOBRE LA LUZ, EJEM. SI EL MEDIO ATRAVEZ DEL CUAL SE TRANSPORTA LA LUZ, ¡ES ALTERADO!.. YA SEA POR VACIO, POR PRESION ATM. O POR LUZ MISMA COLISIONANDO CON DIFERENTE DIRECCION A LA LUZ ANALIZADA. CUALQUIER ALTERACION CAUSARÁ EFECTOS SOBRE ESTA. YA QUE EL MEDIO DE LA ENERGIA Y DE LA MATERIA INFLUYE SOBRE SU COMPORTAMIENTO Y EFECTOS. ¡¡POR LEY NATURAL UNIVERSAL!!.
    RECUERDEN QUE TODA ENERGIA ES MATERIA Y TODA MATERIA ES ENERGIA ASI MISMO TODA ENERGIA EN CUALQUIERA DE SUS FORMAS ESTARÁ SUJETA A CAMBIOS POR VARIANTES EXTERNAS O INTERNAS, CAUSANDO NANO-CAMBIOS O MACRO-CAMBIOS.
    LA DIFERENCIA ENTRE LA REALIDAD PALPABLE Y LA TEORICA, DEPENDE DE LA POSIBILIDAD PARA COMPROBAR LOS HECHOS. TRATO DE DECIR; QUE SI TENEMOS UNA TECNOLOGIA AVANZADA, PODREMOS COMPROBAR TEORIAS ESTABLECIDAS HASTA DONDE LA MISMA TECNOLOGIA LO PERMITA.
    SI SE DISCUTE SOBRE LA VELOCIDAD DE LA LUZ, AUN ES DIFICIL COMPROBAR SUS TEORIAS. PERO SI ENTENDEMOS QUE AUN LA LUZ ES MATERIA CON MASA INFINITESIMALMENTE PEQUÑA, NO ES DIFICIL ENTENDER QUE ESTRÁ SUJETA A TODO SU ENTORNO, CAUSANDO EFECTOS SOBRE SI MISMA.
    UN EJEMPLO SIMPLE PARA ENTENDER QUE LA LUZ ES MATERIA CON ENERGIA ES: LA FILTRACION DE LA LUZ AL ATRAVEZAR UNA LENTE POLARIZADA ( GAFAS DE SOL) LAS DIFERENTES LONGITUDES DE ONDA QUE POSEE LA LUZ, UNAS ONDAS SON REFRACTADAS, OTRAS CONVERTIDAS EN CALOR DENTRO DEL MATERIAL LA LENTE Y ALGUNAS ATRAVIEZAN LA LENTE (LUZ FILTRADA) DEPENDIENDO DE LAS CARACTERIZTICAS DEL FILTRO DE LUZ.
    EN RESUMEN. AUN Y CUANDO LOS ERUDITOS HAGAN DESCUBRIMIENTOS SOBRE EL COMPORTAMIENTO DE LA LUZ. NO HABRÁ QUIEN PUEDA CREAR, NI MATERIA NI ENERGIA DE LA NADA.
    EL SIMPLE DESCUBRIMIENTO DE CIENCIA,
    ES EVOLUCION DE LA MENTE HUMANA.

    • Primeramente amigo,

      El escribir en mayusculas en la red es como gritar a todas voces. te recomiendo que escribas en minusculas para asi no sentir que gritas muy fuerte.

      Segundo. Estoy de acuerdo contigo en que el hombre no podra crear luz, salvo imitarla.

      Tercero, Parece que la materia es resultado de una fuente de energia muy superior a la energia que dicha materia posee. Ya se esta hablando mucho de la energia oscura, una energia invisible que para nada se relaciona con la energia que conocemos.

      Segun el efecto casimir, existe una fuerza misteriosa y repulsiva que impide que la gravedad una a todos los cuerpos celestes dando lugar a que el universo se expanda para siempre. No sera este el poder de Dios? quien sabe, lo que si se es que el hombre es muy aventado y seguira descubriendo mas misterios que encierra el universo. Un saludo. Y no olvides dejar de GRITAR¡¡

  6. ktatoo

    Wow! muy interesante aclaraciòn sobre el tema, esto me deja claro que siempre habrà nuevas cosas por descubrir y nada serà nuevo.
    ¡ah! no te preocupes manuel, no me parece que estuvieses gritando, el titulo de hanson està en mayusculas resaltadas por guiones; ¿nadie replicò!.
    Acaso, el està gritando y quiza señalando con el dedo???
    No lo creo, tomalo por el lado amable.
    saludos a todos.

  7. Creo que no alcanzo a comprender la totalidad del artículo, ni la del comentario que es aun mas largo que el artículo en sí, pero me resulta muy interesante intentarlo.
    Al final creo que confundo los términos de masa y “longitud” tal y como los definimos…
    La masa es, entonces, la capacidad de un objeto para ejercer gravedad sobre otros, y por contra, la longitud es, … Algo que no tengo muy claro (¿el volumen que ocupa?). Ya que desde el punto de vista de la partícula a gran velocidad, su longitud es la misma vaya a la velocidad que vaya, pero si fuéramos capaces de medirla nosotros (observadores) mientras viaja a velocidades cercanas a la de la luz, ¿ésta sería infinitamente pequeña, mientras que su masa infinitamente grande?
    ¿Que sucede entonces en un colisionador de los que tanto se habla? ¿Se crean objetos “enormes”, pero de poca masa al detener partículas muy veloces?
    Creo que todo esto es muy confuso para mi… Lo siento, me dedico a la informática :)

  8. Y, a todo ésto, no habéis pensado que nosotros mismos, en última instancia, también somos pura luz. Todo el Universo es energía y la materia que contiene eso es. Todo el Universo funciona mediante unas reglas que hemos podido llegar a conocer, unas fuerzas fundamentales y unas constantes universales que hacen de nuestro Universo el que obervamos y, también, todos esos parámetros, hacen posible nuestra pesencia aquí.

    ¡La Luz! Que es mucho más de lo que aparentemente parece. Muchos han sido los intentos de echar abajo el límite de velocidad de c que impuso Einstein en su relatividad especial pero, nadie lo ha conseguido. Ni neutrinos italianos de Opera, ni tampoco aquel “motor de curvatura” del que tanto se habló puede alcanzar mayor velocidad que la luz que, comprobado está, es una limitación física del Universo mismo: Un muón lanzado por el acelerador de partículas a velocidades relativistas, aumwenta su masa varias veces pero, nunca, puede traspasar la velocidad de la luz.

    Se habló en tiempos de posibles partículas más rápidas que que la luz pero, nunca fueron encontradas y, lo único cierto es que, la teoría de Einstein sigue adelante y nadie ha sabido derribar sus postulados que, en realidad, son postulados impuestos por el Universo y que él supo captar.

    Otra cosa será que, en el futuro, podamos “burlar” la velocidad de la luz mediante viajes no convencionales, que a través del Hiperespacio o de Agujeros de Gusano ¿Por qué no? podamos realizar en el futuro. No creo que estémos condenados a estar confinados en este pequeño mundo para siempre.

    ¡Nuestro destino está en las Estrellas! Y, hacia partiremos cuando el momento llegue, cuando la Naturaleza considere que estamos preparado para manejar, ciertas fuerzas, que ahora nos vienen demasiado grandes.

    Saludos amigos.

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