El enigma unidireccional de la velocidad de la luz

Si tuviera que elegir una idea emblemática de la física del siglo XX, un buen candidato sería la constancia universal de la velocidad de la luz. Cuando Einstein propuso esta noción en la teoría especial de la relatividad, resolvió el antiguo misterio de por qué las mediciones no mostraban ninguna variación en la velocidad de la luz con el movimiento de la Tierra a través del espacio.

También marcó el comienzo de la idea del espacio-tiempo como una entidad única. Esto conduce directamente a la derivación de las leyes de la física como simetrías espaciotemporales, un proceso que ha sido crucial tanto para la relatividad general como para el modelo estándar de física de partículas.

Entonces, cuestionar la constancia de 'c' es invitar a la controversia. Y, sin embargo, hay razones para pensar que ciertamente deberíamos investigar esta hipótesis con más detalle utilizando las herramientas de la física experimental, dicen Farid Ahmed y sus colegas de la Universidad de York en Toronto, Canadá. Hoy, nos brindan un interesante repaso de las distintas formas en las que se han realizado las mediciones.

Los experimentos para medir la constancia de la velocidad de la luz se dividen en dos categorías, dicen Ahmed y compañía. En el primero se encuentran experimentos como el famoso interferómetro de Michelson Morely, que mide la velocidad de ida y vuelta de la luz a lo largo de un circuito cerrado. Esta es esencialmente su velocidad promedio a cierta distancia y viceversa.

Nunca se ha encontrado ninguna variación, pero estos experimentos dejan abierta la posibilidad de que la velocidad de la luz sea diferente en cada tramo del viaje. Por tanto, existe otra categoría de experimentos que intentan medir la velocidad unidireccional de la luz.

Surge inmediatamente una pregunta interesante: ¿cómo se mide la velocidad unidireccional de la luz? Resulta que existen varios métodos. Una idea implica la emisión y absorción de rayos gamma por ciertos tipos de átomos en un sólido. El proceso de absorción es muy sensible a la energía de los rayos gamma. Entonces, si la velocidad de la luz (y por lo tanto su energía) varía con la dirección, entonces la tasa de absorción también debería cambiar.

En las décadas de 1960 y 1970, varios físicos buscaron una dependencia direccional colocando un emisor de rayos gamma en el borde de un disco giratorio y un absorbedor en el centro. Luego buscaron alguna diferencia en la tasa de absorción a medida que gira el disco, pero no encontraron ninguna.

Tampoco los físicos que utilizan otras técnicas han encontrado variación alguna. (El controvertido búlgaro Stefan Marinov afirmó haber encontrado evidencia de una variación en la velocidad unidireccional de la luz, pero sus afirmaciones no son consideradas válidas por la mayoría de los físicos convencionales).

Ahmed y sus colegas dicen que estos experimentos deben refinarse y mejorarse y están trabajando en su propia medición de la velocidad unidireccional de la luz.

El trabajo puede tener consecuencias importantes. Ahmed y sus colegas señalan que la teoría de cuerdas predice una violación de la constancia de la velocidad de la luz al igual que otra idea que propone que una velocidad variable de la luz resolvería varios problemas en cosmología.

Y la única forma de averiguarlo es medir, un objetivo noble desde cualquier punto de vista. Árbitro: arxiv.org/abs/1011.1318 : Revisión de experimentos unidireccionales y bidireccionales para probar la isotropía de la velocidad de la luz esconder