Junio 27, 2023.
La Luz es la fracción óptica del Espectro Electromagnético (EE), es una maravillosa manifestación de la naturaleza del Cosmos. El EE es la compleja exhibición de una de las Interacciones Fundamentales, formada por partículas sin masa llamadas Fotones (g).
La Luz y el resto del EE se desplazan o mueven en el vacío y en medios materiales a muy alta rapidez (c).Sin obstáculos en su camino, esto es, en el vacío, los fotones alcanzan su máxima rapidez, c ~ 300.000 km/s. Pero en los medios materiales, la interacción de los fotones con la estructura electromagnética atómica de estos, hace que la rapidez sea menor, desde centenares de kilómetros menos, como es el caso del agua (H2O); hasta viajar a casi la mitad de la rapidez, en cristales como el diamante.
La Rapidez de la Luz una Máxima Universal
Recordamos que c es rapidez porque es un escalar, su valor y comportamiento es independiente de la dirección y el sentido. Normalmente al decir c y/o rapidez de la Luz, se refiere a cualquier radiación formada por fotones; es una pequeña licencia que se conceden los físicos.
La Luz tiene un comportamiento muy particular, su valor c es independiente del movimiento de la fuente y del movimiento del receptor o de quien la mide; y además para las partículas con masa es en extremo difícil o imposible moverse a esta rapidez, ¿Por qué?
A bajas velocidades, la masa, el tiempo y el espacio parecen imperturbables y evidentemente lineales, continuos y rectos. A bajas velocidades no se percibe una realidad eterna y físicamente muy bien entendida, esta realidad es: existimos en un Universo enmarcado en espacio-tiempo, deformado por la masa y su Interacción Gravitatoria; en donde la rapidez (y por ende la velocidad) afecta a las partículas con masa; y la Luz tiene un valor constante, c.
En nuestro Universo, si tienes masa, al moverte esa masa tiende a incrementarse, tu longitud tiende a contraerse y tu tiempo se dilata. Para bajas velocidades las variaciones son despreciables, pero a partir de magnitudes de decenas de miles de kilómetros por hora, se nota, y se mide. Por ejemplo, los satélites artificiales y las naves espaciales, toman en cuenta consideraciones relativistas al hacer cálculos para sus diferentes operaciones. Esto significa que el tiempo y el GPS de tu teléfono móvil, son procesados usando cálculos relativistas.
En los aceleradores de partículas, como en los del CERN (Europa) y los de FERMILAB (EUA), de manera rutinaria y dependiendo de ello, los físicos se valen de este comportamiento natural universal de la masa en el espacio-tiempo, para su dedicado estudio del microcosmos atómico.
Otro aspecto interesante es que diversos fenómenos naturales están limitados por c, por ejemplo, las interacciones entre partículas subatómicas; la rapidez de los Rayos Cósmicos y la rapidez de desplazamiento de las Ondas Gravitacionales. Todos estos eventos se producen a c, o muy pero muy cerca, pero no más allá.
La Dificultad de Alcanzar c
Para lograr que los protones (p+) de unos pocos gramos de Hidrógeno (H) alcancen 0,9 c, se requieren instalaciones como las del Large Hadron Collider en el CERN, un acelerador de partículas que abarca una fracción de Francia y Suiza. Para hacer que los protones, cuya masa es mp+ = 1, 67 x 10^-27 kg, se acerquen a c, se necesitan valores de energía del orden de las decenas de GeV; esto requiere de mucha energía eléctrica para alimentar los imanes superconductores del magnífico LHC. Significa, mucha energía, lo mejor de la tecnología, y las mentes más brillantes de la física y de la ingeniería.
Ahora imagínense intentar acelerar a c, una pelota de golf (45 x 10^-3 kg), un auto (2 x 10^3 kg) o Ustedes mismos.
Para mover una determinada masa usas una cantidad de energía, pero si la masa se incrementa al moverte, entonces la energía no es suficiente. Como ven el problema de las altas velocidades para objetos con masa, es muy, pero muy grande.
Sin embargo, como la humanidad evoluciona, la humanidad necesita explorar y colonizar otros mundos; alcanzar las estrellas es la meta, pero para ello tenemos que ir más rápido, tenemos que superar el límite de c, aún estamos en “la orilla del océano cósmico” con naves lentas y rudimentarias, pero es cambiará.
¿Podremos liberarnos del límite de c?
Por OAGE