Monday, July 29, 2019

LOS CAMBIOS EN LA VELOCIDAD DE LA LUZ


 Variaciones en la velocidad de la luz: Una idea inquietante Rolando Dünner
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 Columna de Astronomía |Hace exactamente 100 años, un eclipse nos sirvió para demostrar que el espacio-tiempo se curva cerca de un objeto masivo, lo que cambió para siempre nuestra concepción del mundo: siglos de Gravitación Universal –de Newton–dieron paso inexorable a la visión geométrica relativista de Einstein, la cual nos sigue sorprendiendo hoy con descubrimientos tales como ondas gravitacionales extraterrestres e imágenes de agujeros negros descomunales.
Esta fantástica teoría, de hasta ahora imbatible poder predictivo, constituye la base de nuestra comprensión del Cosmos. La teoría de la Relatividad General se basa en dos postulados fundamentales: a) las leyes de la física son las mismas para todo observador inercial (que no está sometido a fuerzas externas) y b) la velocidad de la luz en el vacío es constante e independiente del observador inercial que la mida.
Muchos han sido los intentos por demostrar –o contradecir– estos postulados, verificándolos una y otra vez, lo cual ha promovido a la velocidad de la luz a la categoría de constante universal, responsable de la escala del espacio-tiempo y del límite de lo físicamente observable.
 No obstante este éxito apabullante, todavía existen quienes se niegan a creer que está dicha la última palabra.
Este es el caso de una reciente teoría que amenaza por remecer nuevamente los paradigmas de la física, teniendo sus orígenes en el Big Bang mismo. La teoría del Big Bang nos provee hoy de una visión consistente del Universo que se extiende desde sus primeros instantes hasta el presente, siendo respaldada por cuantiosa evidencia científica. Sin embargo, todavía existen dilemas que no están completamente resueltos.
 Uno de ellos es el problema de la homogeneidad e isotropía del fondo cósmico de microondas. Dicha radiación, que fue emitida cuando el universo tenía apenas unos 300 mil años de edad, nos indica que el universo temprano era extremadamente homogéneo, manteniendo un equilibrio termodinámico casi perfecto sobre toda la esfera celeste.
Para alcanzar este equilibrio, regiones distantes del universo temprano (por ejemplo las que vemos en direcciones opuestas del cielo) habrían necesitado suficiente tiempo para entrar en contacto y regular su temperatura, lo cual habría sido imposible dada la limitación impuesta por la velocidad de la luz. En otras palabras, 300 mil años no es suficiente para que un rayo de luz viajara de una región a la otra llevando consigo la información sobre su temperatura, por lo que difícilmente podrían equilibrarse. La solución más aceptada para este problema es una teoría llamada "Inflación". Según ella, el Universo habría experimentado una fase de expansión muy violenta durante sus primeros instantes de existencia, dejando regiones originalmente termalizadas fuera de contacto causal.
Terminada esta fase, el Universo habría proseguido su evolución normal, expandiéndose hasta como es hoy día. Si bien esta teoría ha sido muy exitosa en explicar una serie de propiedades fundamentales del Cosmos, todavía carece de una demostración que deje tranquilos a los científicos, la que podría llegar con la posible detección de los efectos que ondas gravitacionales primordiales habrían dejado sobre el fondo cósmico de microondas.
 Pero esta no es la única manera de explicar esta paradoja. En una publicación de 2016, Niayesh Afshordi y Joao Magueijo propusieron que todo este problema se solucionaría si se permitiese que la luz viajara muchísimo más rápido durante los primeros instantes del Universo, conectando regiones que luego se volverían inconexas cuando su velocidad se redujera a los valores conocidos hoy. Obviamente, esta teoría contradice los principios básicos de la Relatividad General, pero considerando que se trata de los primeros instantes, cuando las energías eran muy superiores a todo lo conocido, o cuando se la compara con otra teoría igualmente especulativa como es Inflación, la verdad es que al menos debemos mantenerla en consideración.
 Lo cierto es que, hasta el momento, esta teoría parece convivir perfectamente con la evidencia existente y, más aún, entrega predicciones muy claras que podrían ser comprobadas prontamente por los estudios del fondo cósmico. Afortunadamente, la respuesta a esta interrogante podría venir de nuestro país, gracias a la serie de experimentos cosmológicos que estudian esta radiación fósil desde las alturas del desierto de Atacama, como son ACT, Simons Array, CLASS, y prontamente también Simons Observatory y CCAT-prime.
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Rolando Dünner: Ingeniero eléctrico de la Universidad Católica y Doctor en astronomía y astrofísica en esta misma institución, desarrollando su investigación doctoral en la Universidad de Princeton. Actualmente es subdirector del Centro de Astro-Ingeniería UC, profesor asociado del Instituto de Astrofísica de la Pontificia Universidad Católica de Chile, e investigador del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines.

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