¿Viajar a la Velocidad de la Luz: Ciencia o Ficción?

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¿Viajar a la velocidad de la luz sigue siendo una frontera inalcanzable? ¿Qué dice la radiación de Cerenkov o el efecto túnel cuántico sobre ello?

Redacción/ CAMBIO 22

La velocidad de la luz en el vacío, aproximadamente 299,792 kilómetros por segundo, es una de esas cifras que se vuelven protagonistas de disciplinas al completo. Según la Teoría de la Relatividad Especial de Albert Einstein, formulada en 1905, este número representa la velocidad límite máxima a la que cualquier información o materia puede viajar. Según su famosa ecuación, este principio sugiere que, a medida que un objeto con masa se aproxima a esta velocidad, su energía requerida para continuar acelerando aumenta exponencialmente, tendiendo al infinito. Es decir, en otras palabras, alcanzar –y mucho menos superar– la velocidad de la luz es físicamente inviable para cualquier objeto con masa.

No obstante, a lo largo de los últimos años se ha hablado mucho de hipotéticos experimentos, partículas e, incluso, efectos y fenómenos que podrían conseguir lo que en un momento parecía imposible: que un objeto pueda alcanzar ese máximo. ¿Qué hay de realidad y qué hay de ficción en toda esa información?

A wide angle view of motorway lights under a dusk sky. XL image size.

RADIACIÓN DE CERENKOV: EL TRUCO

Uno de los principios que desafían la supremacía de la velocidad de la luz es la radiación de Cerenkov, el cual ocurre cuando una partícula cargada, como un electrón, se mueve a través de un medio transparente a una velocidad mayor que la velocidad de la luz en ese medio específico. No obstante, la realidad es que esto no llega a violar la Teoría de la Relatividad de Einstein, ya que la velocidad de la luz puede variar según el material, llegando a ser más baja en medios más densos que el vacío. Así, aunque la partícula se mueva más rápido que la luz, todavía se desplaza a una velocidad menor que la de la luz en el vacío, manteniendo intacta la regla fundamental.

Se trata de un fenómeno comparable al estallido sónico que ocurre cuando un objeto, como un avión, supera la velocidad del sonido en el aire. Al moverse más rápido que la luz en el medio, la partícula cargada induce una onda de choque electromagnética que se manifiesta como un destello de luz azul conocido como radiación de Cerenkov.

LOS HIPOTÉTICOS TAQUIONES

Los taquiones, por su parte, sí que podrían ser unas partículas que pondrían en entredicho el principio de máxima velocidad de la luz. Ahora bien, eso sería en el hipotético caso de que existieran. Su existencia fue propuesta en el contexto de la Teoría de la Relatividad Especial, donde se sugiere que estas partículas tendrían una masa imaginaria, lo cual les permitiría viajar a velocidades superiores a la de la luz, atravesando esa barrera sin requerir energía infinita. En lugar de acelerar desde el reposo, los taquiones existirían únicamente a velocidades superlumínicas y, en teoría, a medida que perdieran energía, aumentarían su velocidad. Sin embargo, hasta ahora, no se ha encontrado evidencia experimental de su existencia.

Pero, ¿cuánto de factible es que existan? Pues bien, la paradoja de Tolman, formulada por el físico Richard C. Tolman, plantea un problema muy serio para su coherencia. Según esta afirmación, la presencia de partículas que viajan más rápido que la luz podría conducir a la posibilidad de comunicación o interacción con el pasado, lo que implicaría la violación de la causalidad y permitiría la aparición de bucles temporales. En un escenario con taquiones, un observador podría recibir una señal antes de que sea emitida, lo que crea una contradicción temporal y genera problemas lógicos no asumibles por el momento.

EL EFECTO TÚNEL Y LAS VELOCIDADES SUPERLUMÍNICAS

¿Y el efecto túnel? ¿Puede una partícula superar la velocidad de la luz al experimentarlo? Pues lamentablemente, no hay ningún tipo de implicación entre ambos fenómenos. El efecto túnel es un fenómeno cuántico en el cual una partícula atraviesa una barrera que, según la mecánica clásica, debería ser impenetrable. Se trata de un fenómeno esencial en mucho efectos físicos y, aunque parece que en algunos casos la partícula puede atravesar la barrera casi instantáneamente, sugiriendo una velocidad que podría superar a la de la luz, esto no es así. Ese aparente viaje superlumínico no implica que la partícula en sí misma viaje más rápido que la luz, sino que el proceso de túnel desafía las percepciones clásicas de tiempo y espacio.

De hecho, en el contexto del efecto túnel, la velocidad de la partícula dentro de la barrera no es un concepto definido de la misma manera que lo es en la física clásica. Lo que se mide no es la velocidad en un sentido convencional, sino el tiempo que la partícula pasa en la barrera, en cual puede ser remotamente corto. Así, aunque su interpretación es algo compleja, sigue siendo otro efecto que tampoco no viola las leyes fundamentales de la relatividad, ya que no permite la transmisión de información a velocidades superiores a la de la luz.

Por ahora, todo apunta a que habrá que seguir esperando: el sueño de explorar el universo a velocidades lumínicas aún no es una realidad.