Por primera vez, investigadores han detectado vacíos espaciales que se mueven más rápido que la velocidad de la luz, y han superado ese límite de velocidad cósmica sin violar las leyes de la relatividad. Un estudio reciente muestra la aceleración de los vacíos. Los investigadores utilizaron los últimos avances en microscopía electrónica ultrarrápida para medir los vacíos en ondas de fonón-polaritones que se propagan rápidamente dentro de una fina lámina de nitruro de boro. Los fonón-polaritones son cuasipartículas formadas a partir de fotones (luz cuantizada) acoplados a vibraciones diminutas, y se comportan como ondas de luz y sonido combinadas.
Las ondas suelen visualizarse como una sola línea ondulada, pero en muchos casos, imaginarlas como un lago puede ayudar a comprender mejor su funcionamiento. Los lagos están llenos de olas y rizos que interactúan entre sí. Si las olas chocan en su punto máximo, se combinan para crear una ola aún más alta. Pero si chocan en su punto más bajo, crean surcos más profundos de los que formarían por separado.
A veces, las ondas se anulan entre sí, creando puntos donde su magnitud se reduce a cero. En un lago, esto generaría un remolino temporal (un vórtice) que gira alrededor de ese punto vacío, también llamado singularidad. Estas singularidades se encuentran en la naturaleza y en las matemáticas y, desde la década de 1970, se ha teorizado que en algunos casos se mueven a velocidades superiores a la de la luz, según una declaración reciente del Instituto Tecnológico Technion-Israel.
Superando el límite
La teoría de la relatividad especial de Einstein establece que la velocidad de la luz en el vacío (299.792.458 metros por segundo) es la velocidad máxima a la que la información, la materia y la energía pueden viajar por el espacio. Entonces, ¿cómo es que las singularidades se mueven más rápido que la luz? Porque las singularidades son puntos vacíos de la nada; no contienen información, materia ni energía. Son diminutos vacíos, por lo que no tienen que obedecer el límite de velocidad cósmico.
Estos vacíos no solo superan la velocidad de la luz, sino que la sobrepasan. Cuando dos singularidades se encuentran, a veces aceleran exponencialmente una hacia la otra hasta que sus velocidades se aproximan al infinito justo antes de anularse mutuamente. Sin embargo, cuanto más rápido se mueven, más difícil es observarlas. El reciente estudio, publicado el 25 de marzo en la revista Nature, muestra a investigadores que lo han logrado.
“Nuestro descubrimiento revela leyes universales de la naturaleza que comparten todos los tipos de ondas, desde ondas sonoras y flujos de fluidos hasta sistemas complejos como los superconductores“, dijo Ido Kaminer, profesor de ingeniería eléctrica e informática en el Instituto Tecnológico Technion-Israel y miembro del equipo de investigación, en el comunicado.
Los resultados del estudio no se limitan a pequeños remolinos; los puntos nulos se comportan de forma tan similar a las partículas que los científicos pueden estudiarlos para comprender mejor las interacciones entre partículas. Para ello, los investigadores necesitan saber dónde se rompe la comparación. El nuevo estudio demuestra que la necesidad de velocidad de los vacíos es un punto en el que las singularidades dejan de comportarse como partículas, ya que estas obedecen al límite de velocidad cósmica que los vacíos ignoran.
Además, las nuevas técnicas del equipo para observar objetos muy pequeños y muy rápidos podrían revelar áreas hasta ahora inexploradas en múltiples disciplinas científicas.
“Creemos que estas innovadoras técnicas de microscopía permitirán el estudio de procesos ocultos en física, química y biología, revelando por primera vez cómo se comporta la naturaleza en sus momentos más rápidos y esquivos”, añadió Kaminer.
Fuente: Live Science.