Volumen 5 - Nº30 |
Revista de Divulgación Científica y
Tecnológica de la |
ARTICULO Taquiones |
Desde hace mucho tiempo, la imaginación de los físicos se ha sentido atraída por la posible existencia de particulas que se desplacen en el vacio con velocidades superiores a las de la luz. Hasta donde sabemos, Lucrecio (ca. 50a.C.) fue el primero que se refirió, en De Rerum Natura, a objetos que deben ir más rápidamente y más lejos, y recorrer más espacio en el mismo tiempo, que los rayos del Sol cuando atraviesan los cielos. A traves de los siglos se ha especulado mucho sobre esta idea, sugerida - entre otros - por J.J. Thomson (1889), O.Heaviside (1892) y sobre todo, por el gran A. Sommerfeld (1904 y 1905). Mientras tanto, por motivos que veremos más adelante, el advenimiento de la teoría de la relatividad especial, formulada por Albert Einstein en 1905, difundió la convicción de que la velocidad de la luz en el vacío es el límite superior de todas las velocidades en el universo. En 1917, R.C.Tolman consideró haber demostrado que la existencia de partículas más veloces que la luz daría lugar a una paradoja: la posibilidad de transmitir información hacia el pasado, o el "antiteléfono". Tales convicciones bloquearon durante varias décadas las iniciativas de investigar sobre velocidades superlumínicas. Más allá de un trabajo aislado del matemático italiano Somigliana, los primeros estudios que, en nuestro siglo, replantearon la cuestión fueron realizados por el francés H. Arzeliès (1955, 1958), el alemán H. Schmidt (1958), el japonés S.Tanaka (1960), el soviético Y.P.Terletsky (1960) y, principalmente, el indio E.C.George Sudarshan y sus colaboradores (1962). El camino abierto por este último fue seguido por muchos investigadores, entre los cuales se cuentan Jones y Feinberg, en los Estados Unidos, y el primer autor de esta nota y sus colegas, en Europa. Entre 1963 y 1966, Alväger condujo, en el instituto Nobel, las primeras investigaciones experimentales diseñadas para detectar partículas superlumínicas, bautizadas por Feinberg taquiones (de taxús - tacùV - pronto, rápido). Llamamos luxones (en este caso del latín lux) a las partículas que viajan con velocidades exactamente iguales a las de la luz, como los fotones, mientras que usamos el término bradiones (de bradús - bradùV - lento) para designar a objetos sublumínicos. Recientemente, distintos resultados experimentales parecen sugerir la posible existencia de objetos que viajan a velocidades superiores a c, la velocidad de la luz en el vacío. Enumeraremos algunos al final del artículo, pero mencionaremos uno aquí. Consideremos una onda electromagnética (por ejemplo, una de radio) que viaje a lo largo de una guía de ondas metálica, como la antena de un receptor; las leyes de la física establecen que, si la sección transversal de la guía se hace demasiado estrecha, la onda no podrá seguir avanzando. La teoría matemática que se refiere a esta situación postula que la onda continuará, pero con una energía o impulso imaginarios; esto es, en forma de onda evanescente... Desde hace mucho, se sospecha que las ondas evanescentes poseen velocidades de grupo que superan a c, hecho que fue verificado en 1992, en Colonia, por Nimtz y sus colegas, y confirmado poco después, usando condiciones experimentales diferentes, por Chiao, Kwiat y Steinberg, de la universidad de California, en Berkeley; estos lo divulgaron en el Scientific American en agosto de 1993. En el mismo año, Ranfagní y colaboradores también encontraron, en un experimento llevado a cabo en Florencia, que las ondas evanescentes viajan a velocidades superiores a c. La relatividad especial - que ha sido exhaustivamente verificada y constituye, junto con la mecánica cuántica, uno de los pilares de la física moderna - puede plantearse en términos de dos postulados: (a) las leyes de la mecánica y del electromagnetismo deben ser las mismas (esto es, son invariantes en su forma) para todos los observadores inerciales (o sea, aquellos cuyo movimiento es rectilíneo y uniforme con relación al llamado cielo de estrellas fijas y, por lo tanto, unos con relación a los otros), y (b) el tiempo y el espacio son homogéneos, y el espacio o vacío es isótropo (tiene las mismas propiedades en todas direcciones). Einstein demostró que, cuando las distancias y las velocidades relativas son muy grandes, dos acontecimientos (o eventos) de la vida de un objeto pueden parecer, para observadores diferentes, separados por distancias espaciales (Dx) y temporales (Dt) también diferentes. Los dos postulados enunciados permiten llegar a una conclusión importante: debe existir una -y sólo una- velocidad invariable (c), tal que su cuadrado tenga el mismo valor para todos los observadores inerciales. Como se sabe, se comprobó experimentalmente que esta tiene un valor finito y equivale a la velocidad de la luz en el vacio, de modo que: c + v = c. Nótese, de paso, que la velocidad infinita, si existiese, no sería invariante: ¥ + v = V, donde V ¹ ¥ ; la operación + no coincide, en el caso de composición de velocidades, con la operación de suma aritmética. Una de las consecuencias de la relatividad especial es que, con el aumento de la velocidad (v), la energía total (E) de una partícula sublumíníca dotada de masa en reposo mo aumenta de acuerdo con:
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