Una teoría que contradice a Einstein pronto se pondrá a prueba

Noviembre 28, 2016

Albert Einstein observó que la velocidad de la luz es constante, la misma en cualquier situación. Esta suposición apuntaló muchas teorías de la física, como la de la relatividad general, y desempeñó un papel importante para explicar lo sucedido en los comienzos del Universo, segundos después del Big Bang, la gran explosión. Sin embargo, algunos científicos creen que el físico más importante del siglo XX pudo estar equivocado, y que la velocidad de la luz es, en realidad, variable, lo que significa que el espacio y el tiempo podrían ser diferentes en diferentes situaciones. Y es hora de demostrarlo. Investigadores del Imperial Collage de Londres que defienden esta teoría rompedora han hecho una nueva predicción matemática que podría ser probada.

La idea de que la velocidad de la luz podría ser variable fue radical cuando se propuso por primera vez, pero con una predicción numérica, se convierte en algo que los físicos pueden probar realmente. De ser cierto, significaría que las leyes de la naturaleza no siempre fueron las mismas que en la actualidad.

En concreto, algunos investigadores han sugerido que la velocidad de la luz podría haber sido mucho mayor en este Universo temprano. Ahora, uno de los creadores de esta teoría, el profesor João Magueijo, del Imperial College, en colaboración con Niayesh Afshordi, profesor en el Instituto Perimeter en Canadá, ha hecho una predicción que podría ser utilizada para poner a prueba su validez.

Las estructuras en el Universo, por ejemplo, las galaxias, se forman a partir de fluctuaciones en los inicios del Cosmos, pequeñas diferencias en la densidad de una región a otra. Un registro de estas primeras fluctuaciones se imprime en el fondo de microondas cósmico, el mapa de la luz más antigua del Universo, en forma de un «índice espectral».

Trabajando con su teoría de que las fluctuaciones fueron influenciadas por una variación en la velocidad de la luz en el universo temprano, Magueijo y Afshordi han utilizado un modelo para poner una cifra exacta sobre el índice espectral. La cifra prevista y el modelo en que se basa se publican en la revista Physical Review D.

Los cosmólogos están actualmente recibiendo lecturas cada vez más precisas de esta cifra, por lo que la predicción pronto podría ser probada, y de esta forma confirmado o descartado el modelo del universo primitivo del equipo. Su figura es un muy preciso 0,96478. Esto se acerca a la estimación actual de lecturas de la radiación cósmica de fondo, de alrededor de 0,968, con un poco de margen de error.

«La teoría, que por primera vez se propuso a finales de la década de 1990, ha llegado a un punto de madurez; se ha producido una predicción comprobable. Si las observaciones en un futuro próximo encuentran este número exacto, podrían dar lugar a una modificación de la teoría de la gravedad de Einstein», dice Magueijo.

La capacidad de poner a prueba la teoría de la velocidad variable de la luz la diferencia de su teoría rival más convencional: la inflación. La inflación dice que el Universo temprano pasó por una fase de expansión extremadamente rápida, mucho más rápida que la actual tasa de expansión del Universo.

El problema del horizonte

Estas teorías son necesarias para superar lo que los físicos llaman el «problema del horizonte». El Universo como lo vemos hoy en día parece ser igual en todas partes, por ejemplo, tiene una densidad relativamente homogénea.

Esto sólo podría ser cierto si todas las regiones del Universo fueron capaces de influir en las demás. Sin embargo, si la velocidad de la luz ha sido siempre la misma, entonces no hay suficiente tiempo para que la luz viajara a los confines del Universo.

Como analogía, para calentar una habitación de manera uniforme, el aire caliente de los radiadores en cada extremo tiene que viajar a través del cuarto y mezclarse completamente. El problema para el Universo es que el «espacio» -el tamaño observado del Universo- parece ser demasiado grande para que esto hubiera ocurrido en el tiempo desde que se formó.

La teoría de la velocidad variable de la luz sugiere que la velocidad de la luz era mucho mayor en los inicios del Universo, permitiendo que los bordes distantes se conectaran al tiempo que el Universo se expandía. La velocidad de la luz se habría reducido a continuación, de una manera predecible cuando la densidad del Universo cambió. Esta variabilidad llevó al equipo a la predicción publicada hoy.

La teoría alternativa es la inflación, que intenta resolver este problema diciendo que el universo muy temprano se expandió a partir de un punto increíblemente pequeño, con la uniformidad ya impresa en él. Si bien esto significa que la velocidad de la luz y las otras leyes de la física tal como las conocemos se conservan, se requiere la invención de un «campo de la inflación», un conjunto de condiciones que sólo existían en el momento.

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