Taquiones, neutrinos – Más rápido que la luz.

Las leyes físicas nos prohiben estrictamente poder viajar más rápido que la luz, y no sólo a nosotros los humanos, sino a cualquier cuerpo que lo intente. Sin embargo, ¿es posible que pueda existir «algo» que sea más rápido que los fotones?

Bueno, en realidad ningún objeto con masa puede ir más rápido que la luz, pero los estudios demuestran que los neutrinos no sólo viajan más rápido que esta, sino que tienen algo muy peculiar llamado “masa imaginaria”, una propiedad que significa que ganan velocidad mientras pierden energía.

La frase “aclamaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias” es muy apropiada para este caso, pero el profesor Robert Ehrlich, recientemente retirado de la Universidad George Mason, cree que las tiene, con seis diferentes medidas de diferentes áreas de la física. Todas estas, dice Ehrlich, proveen resultados que no sólo indican que los neutrinos tienen masa imaginaria, sino que todas llegan al mismo valor, haciendo menos posible que sea un error de lectura.

Mientras que la mera idea de masa imaginaria suena improbable para los no-físicos, es un concepto que los teóricos han estado especulando durante un tiempo ya. Mientras los números imaginarios representan la raíz cuadrada de los números negativos y han probado ser excepcionalmente valiosos para herramientas de física, la masa imaginara al cuadrado nos da valores de masa negativa.

Esto sólo hace que el concepto suene todavía más improbable, pero la idea de hecho calza muy bien con la teoría de Relatividad Especial. Uno de los descubrimientos clave de Einstein fue el darse cuenta que en la materia ordinaria, la masa incrementa con la velocidad. La fórmula es m^2=m^2rest/(1-(v/c)^2) en donde m es masa, v es velocidad y c es la velocidad de la luz.

La conclusión de que ir más rápido que la velocidad de la luz es imposible viene del hecho de que un objeto con masa, al tratar de ir más rápido que la luz, tendría una masa infinita. A menos que alguien pueda lograr un método para ir de más lento que la luz a más rápido que la luz sin violar esta ley, estaremos estancados a explorar el universo dolorosamente lento.

Aun así, en 1962, George Sudarshan señaló que nada en la teoría de la Relatividad previene la posibilidad de partículas que siempre viajen más rápido que la luz. Para estas partículas, llamadas taquiones, la velocidad de la luz no sería un límite, sino una base.

Esto levanto la pregunta de que si dichas partículas existen, si seríamos capaces de detectarlas. En 1985 se sugirió que los taquiones eran en realidad los neutrinos pero muchos científicos pusieron poca atención a esto y regresaron al asunto de que si los neutrinos tienen masa y viajan más lento que la luz o si carecen de masa y viajan más rápido que esta. Sin embargo, la aclamación surgió en muchas ocasiones desde ese momento, de manera más famosa en la errónea medida de los neutrinos desde Geneva hasta el centro de Italia.

Ehrlich usa resultados de “Radiación de fondo de microondas”, “Lentes Gravitacionales”, “Rayos de Espectro Cósmico”, “Oscilaciones de Neutrinos” y “Doble Desintegración Beta”. Con todo esto, concluye que, aparte de masa imaginaria, miden menos de una millonésima de un electrón (m^2ve=-0.11+-0.016eV^2), y son consistentes en una velocidad mayor que la de la luz.

Un viaje más rápido que la luz, ¿es posible?

¿Por qué no podemos exceder la velocidad de la luz?
Después de todo, la gente empezó a hablar sobre “la barrera del sonido” cuando esta barrera fue rota (quebrada). Pero al parecer la barrera de la luz es una mucho más difícil de romper.

Cuando los científicos desarrollaron la teoría de la luz alrededor del siglo XIX, vino con una especie de acertijo especial: la teoría parecía demostrar que cada observador debe poder medir la misma velocidad, alrededor de 300 000 km/s.

Esto significa que si tratas de perseguir un grupo de fotones, no importa qué tan rápido te muevas, estos siempre se alejarán de ti a la misma velocidad de 300 000km/s. Pero lo más raro todavía es que si te mueves al 99% de la velocidad de la luz, y pasas cerca de otra persona que no se mueve del todo, ambos todavía seguirán viendo que la luz se aleja de cada uno exactamente a la misma velocidad.

Muchos científicos de antes realmente no creían en estas predicciones, y el físico estadounidense Albert Michelson (junto con su colaborador Edward Morley) se pusieron a medir cómo la velocidad de la luz cambiaría debido a la velocidad de movimiento de la Tierra en el espacio. Pero su famoso experimento “Michelson-Morley” no encontró absolutamente ningún cambio. La velocidad de la luz parecía ser la misma si se medía en el mismo sentido que se movía la Tierra o si era en sentido contrario. Este es un ejemplo de un “no descubrimiento” que tiene tanta importancia como un descubrimiento.

En lugar de tratar de explicar por qué esto ocurría, Albert Einstein lo utilizó a su favor. Construyó una teoría completa, llamada “Relatividad Especial”, que giraba en la idea de que la velocidad de la luz parecía la misma para cualquiera que la midiera, sin importar qué tan rápido se movieran.
Para poder acomodar este comportamiento de la luz, la teoría de Einstein predijo que el tiempo y espacio se tenían que estirar o contraer mientras uno viajaba a altas velocidades. Y de esta relatividad especial surgió un límite cósmico de velocidad: nada puede viajar más rápido que la luz.

La relatividad es una piedra angular en las físicas modernas, y no tenemos razón alguna para dudar de ella. En este punto hay que hacer una aclaración: la velocidad de la luz de Einstein es en el vacío. La luz se pone más lenta mientras se mueve por el agua o el vidrio, y es perfectamente posible poder moverse más rápido que la luz de esta manera.
Cualquier cosa que se mueva más rápido dentro del agua que la luz, produciría lo equivalente a una explosión sónica, sólo que lumínica, llamada Radiación Čerenkov. Esto es lo que le da a los reactores nucleares su atractivo brillo azul.

Reactor nuclear en la Instalación de Investigación de Núcleo Anular de Sandia

De todos los intentos de burlar el límite de velocidad de Einstein, el más posible es la del físico-teórico Miguel Alcubierre, “Warp Drive”. La propuesta de Alcubierre no viola la ley del límite cósmico de velocidad, sino que la evade.

Trata de verter agua en una cazuela con aceite, luego déjale caer algunas gotas de jabón al centro. Lo que ocurrirá es que el aceite se apartará hacia los bordes de la cazuela.

El Warp Drive de Alcubierre hace lo mismo con el espacio. Demostró que con una buena distribución de materia, puedes encoger el espacio delante de tu nave espacial y estirarlo detrás, creando una pequeña burbuja alrededor de la nave que se mueve tan rápido como quieres. Debido a que el espacio se contrae delante de la nave, la nave no se estaría moviendo más rápido que la velocidad de la luz. De hecho, la nave estaría en un estado de reposo relativo conforme a la burbuja y las personas dentro de esta ni siquiera sentirían aceleración alguna.

Aun así hay un problema. El espacio de Alcubierre sólo puede ser generado al violar algo que se llama “Condición de Baja Energía”. Los científicos no pueden demostrar que la Condición de Baja Energía es siempre verdadera, pero cualquier violación podría producir cosas muy extrañas, como densidades de energía negativa, y posiblemente agujeros de gusanos.

Como nunca hemos visto alguna violación a la Condición de Baja energía, el Warp Drive de Acubierre ocupa un lugar algo parecido a un crepúsculo, no es completamente posible, pero no es completamente imposible.