¿Se puede viajar a más velocidad que la luz?

Todos sabemos que, según la física, nada puede viajar más rápido que la luz. Pues bien, esta frase, conocida por todos, está coja y por eso no es cierta.

 

Prueba de que se puede viajar más rápido es la llamada radiación de Cerenkov, ese resplandor azulado que puede verse en las piscinas donde se almacena el combustible usado en las centrales nucleares. Nombrada así en honor al científico ruso Pavel Alekseyevich Cerenkov, que la caracterizó con precisión y por lo que recibió el Premio Nobel en 1958, se produce cuando partículas cargadas atraviesan un material –en el caso de las centrales es el agua– a una velocidad que es superior a la de la luz en ese medio. Esto es lo importante y para que la frase al principio de este párrafo sea correcta hay que añadir una coletilla: nada puede viajar más rápido que la luz en el vacío. En ningún momento se prohíbe que se pueda ir más deprisa que ella en el agua, aire, cristal, plástico…

Aunque esta afirmación sigue siendo tan válida ahora como cuando la formuló Einstein hace más de un siglo, el problema está en qué significa la palabra vacío, porque hay muchos tipos de vacío. El que nosotros conocemos, el que se consigue de manera cotidiana en nuestros laboratorios y que podemos encontrar en el espacio, no es el único que puede existir. De hecho, el vacío no es lo que todos nos imaginamos, ausencia de energía y materia. Si hacemos uso de las leyes de la mecánica cuántica, encontramos que el vacío posee una energía conocida, verbigracia, como energía del vacío. Si conseguimos rebajarla de alguna forma, conseguiremos que la luz viaje más deprisa que esos míticos 300.000 km/s. Esto es lo que sucede cuando colocamos dos láminas de metal bien bruñidas y separadas escasamente el diámetro de un átomo. Éste es el vacío de Casimir y la teoría establece que en ese ultradiminuto espacio la luz debe viajar más deprisa, pero aún no tenemos la tecnología necesaria para comprobar esta predicción.

Para entender el impacto que resulta de investigar en velocidades hiperlumínicas debemos saber que cualquier objeto con masa, ya seamos nosotros, unos balines o un electrón, si quiere alcanzar la velocidad de la luz debemos aportarle una cantidad infinita de energía. Aún más importante es que ninguna información puede viajar más rápido que la luz porque eso significaría violar el omnipresente principio de causalidad: la causa debe preceder al efecto. Esto se ve claro con unas partículas hipotéticas que se imaginaron hace más de medio siglo.

Ilustración
¿Se puede viajar a más velocidad que la luz?

En 1967 el físico Feinberg postuló la existencia de unas partículas capaces de viajar a velocidades superiores a la de la luz, los  taquiones. Cuatro años más tarde Bendford, Book y Newcomb estudiaron las consecuencias de este hecho a partir de la llamada paradoja de Tolman -enunciada en 1917- donde se demuestra que enviar señales a mayor velocidad que la luz implica comunicarse con el pasado. ¿Por qué?

Imaginemos que jugamos con un frisbee taquiónico. Vemos cómo nuestro amigo hace el movimiento de lanzárnoslo y segundos más tarde, mientras la imagen del frisbee viaja hacia nosotros ¡nos lo encontramos en las manos! Esto es así porque al ir más deprisa que la luz, que es la que nos trae su imagen a la retina después de chocar con el frisbee, leste lega antes que ella. Aún más. La secuencia de imágenes que veríamos sería: primero, evidentemente, la que nos traen los fotones cuando el frisbee está a 5 metros de nosotros, después la de 15, seguidas de las de 30, 45… hasta que la última sería la del frisbee saliendo de la mano de nuestro amigo. Dicho de otro modo: el frisbee llega a nuestra mano antes de que lo veamos salir.

Esto, por supuesto, implica serias paradojas, como la que aparece si tratamos con sucesos dependientes unos de otros. Imagínese que Mamen y Esther han heredado dos teléfonos taquiónicos de forma que pueden mandar un mensaje al pasado que llega sólo con una hora de desfase: si se envía un mensaje a las 3, se recibirá a las 2. Ambas deciden que Mamen enviará un mensaje a las 3 si no ha recibido antes el de Esther a la 1. Por otro lado, Esther enviará el suyo un poco después de las 2 si ha recibido el de Mamen a las 2. ¿Enviará Esther el mensaje? Que Esther envíe su mensaje a las 2 depende de que Mamen envíe el suyo a las 3, pero (y aquí está lo más paradójico) Mamen lo hará si no recibe el de Esther: la comunicación se dará si ésta no se efectúa.

La idea de velocidades hiperlumínicas no era más que un divertimento teórico hasta que en los Laboratorios Bell, primero en 1970 Goffrey Garrett y Dean McCumber, y luego en 1982 Steven Chu y Stephen Wong las volvieron a poner en la palestra, demostrando que se podían obtener empíricamente.

En las últimas décadas los efectos superlumínicos han saltado a las páginas de las revistas científicas gracias a un fenómeno bastante fantasmal de la teoría cuántica: el efecto túnel. Todos sabemos que al lanzar una pelota hacia arriba de una colina, si no la tiramos con energía suficiente ésta se detendrá y volverá a bajar. Ahora bien, según las reglas de la mecánica cuántica esto no tiene por qué ocurrir siempre: hay cierta probabilidad de que la pelota surja como por ensalmo en el otro lado. Esto no no quiere decir que la pelota pueda aparecer dentro de la colina, porque no hay sitio donde pueda colocarse; es como si excavara un túnel hasta el otro lado, donde sí tiene espacio en el que quedarse. Es este paso el que se verifica a una velocidad mayor que la luz. Y eso es lo hizo el grupo del alemán Günter Nimtz en 1994: transmitir la sinfonía número 40 de Mozart a través de una barrera de 11,4 cm de anchura. Según su interpretación, bastante controvertida, esto se realizó a una velocidad de 4,7 veces la velocidad de la luz.

Por otro lado en 2001 el físico chino Ni Guangjiong de la Universidad Fudan en Shangai publicó varios artículos en los que afirmaba que el neutrino podía ser una partícula superlumínica. En 2007 el experimento norteamericano MINOS, diseñado para estudiar la oscilación del neutrino enviando un chorro de estas partículas desde el Fermilab de Chicago hasta Minnesotta, a 724 km, observó ciertos indicios que apuntaban a que Ni podía tener razón, pero el error en la medición no permitía asegurarlo. En 2011, los italianos del experimento OPERA (acrónimo del inglés Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus), también destinado a estudiar la oscilación el neutrino, dijeron que lo habían demostrado.

Esta vez se enviaron chorros de neutrinos desde las instalaciones del CERN en Ginebra hasta los túneles de Gran Sasso, en el centro de Italia. Este viaje de 730 kilómetros fue realizado en menos de 3 milisegundos, así que uno puede imaginarse la precisión con la que se deben hacer las mediciones. Según el equipo italiano, los neutrinos llegaron 60 nanosegundos -60 milmillonésimas de segundo- antes de lo que lo haría la luz. Y no solo eso, sino que afirmaban que sus resultados tenían una significancia estadística de 6-sigma. Para hacernos una idea: un valor de 5-sigma es suficiente para aceptar un resultado experimental y 6-sigma es para descorchar botellas de champán.

La comunidad científica recibió estos resultados con una táctica que siempre es buena consejera, esperar y ver. Al final, el 12 de julio de 2012 OPERA incluyó las nuevas fuentes de errores en sus cálculos: encontraron que la velocidad de los neutrinos coincidía con la de la luz. Así que todavía seguimos sin saber si realmente la velocidad de la luz es imbatible.

Miguel Ángel Sabadell

Miguel Ángel Sabadell

Me licencié en astrofísica pero ahora me dedico a contar cuentos. Eso sí, he sustituido los dragones y caballeros por microorganismos, estrellas y científicos de bata blanca.

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