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Nuevo intento (fallido) de rebatir la teoría de la relatividad de Einstein

Einstein todavía saca la lengua a los que quieren rebatir su teoría.

 

Albert Einstein mantuvo hasta el final que la velocidad máxima que se puede alcanzar es la de la luz. Durante los últimos cien años esta teoría ha soportado con éxito innumerables pruebas, pero todavía hay quien está intentando encontrar partículas que violen esta ley, como es el caso de Michael Hohensee y Nathan Leefer, de la Universidad de Berkeley, California, que ahora están investigando la velocidad que pueden alcanzar los electrones de los isótopos de disprosio.

El primer intento que ha realizado esta pareja para poner a prueba el principio fundamental de la teoría especial de la relatividad ha dado una vez más la razón a Einstein, pero Leefer y Hohensee están mejorando el experimento para empujar los límites de la teoría todavía más lejos, de forma que pueda aparecer una discrepancia que permia a los científicos encontrar inconsistencias en una de las principales teorías actuales sobre el comportamiento del universo.

“Como físico quiero saber cómo funciona el mundo, y ahora nuestros mejores modelos sobre cómo funciona el mundo -el modelo estándar de la física de partículas y la teoría de la relatividad general de Einstein- no concuerdan entre sí en altas energías”, afirma Hohensee, del Departamento de Física de Berkeley. “Encontrando puntos en los que los modelos no funcionen es cuándo podremos comenzar a mejorar estas teorías.”

 


El Disprosio es una tierra rara,  un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es Dy y su número atómico es 66.


Hohensee, Leefer y Dimitry Budker, de la Universidad de Nueva Gales del Sur, en Sydney, realizaron la prueba con una nueva técnica usando dos isótopos del elemento metálico disprosio. Mediante la medición de la energía necesaria para cambiar la velocidad de los electrones a medida que saltaban de un orbital atómico a otro, mientras la Tierra gira sobre sí en un período de 12 horas, se determinó que la velocidad máxima de un electrón -en teoría, la velocidad de la luz, a unos 300 millones de metros por segundo- es la misma en todas las direcciones con un error menor a 17 nanómetros por segundo. Estas medidas han sido 10 veces más precisas que los intentos anteriores para medir la velocidad máxima de los electrones.

Usando los dos isótopos de disprosio como “relojes” también demostraron que a medida que la Tierra se movía más cerca o más lejos del Sol en el transcurso de dos años, la frecuencia relativa de estos “relojes” se mantuvo constante, como Einstein predijo en su teoría general de la relatividad. Además, el experimento ha establecido unos límites a las anomalías en la física de los electrones en la teoría gravitacional de Einstein 160 veces más precisos que en investigaciones anteriores. Los físicos de Berkeley y su colega de Nueva Gales del Sur, que proporcionó cálculos teóricos cruciales para el estudio, han publicado los resultados esta semana en la revista Physical Review Letters.

Hohensee ha señalado que pruebas similares sobre las teorías de Einstein pueden llevarse a cabo en grandes aceleradores como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en Suiza, pero estos experimentos son caros, los colisionadores tardan mucho tiempo en construirse y todavía no llegan a alcanzar las altas energías necesarias para poner a prueba estas teorías.

 


De izquierda a derecha,  Dimitry Budker, Nathan Leefer y Michael Hohensee con su experimento para testear los límites de la velocidad de Einstein. Foto de Andreas Gerhardus.


“También se puede intentar comprobar esta teoría estudiando los fenómenos de alta energía en las estrellas distantes o los agujeros negros, pero esto no sucede en un laboratorio, no es tan mesurable, y no se acaba de comprender totalmente”, explica Hohensee, quien añade que “en vez de esto, nosotros podemos buscar evidencias de que el modelo funciona o de que hay situaciones no acordes con la teoría de la relatividad general, investigando en escalas bajas de energía en pequeños experimentos de mesa.”

En comparación con las técnicas preexistentes, este experimento diseñado por los físicos de la Universidad de Berkeley, potencialmente, puede ser mil veces más sensible para establecer el nivel en el que algunos teóricos predicen que la teoría de la relatividad especial puede dejar de funcionar. “Esta técnica abrirá la puerta al estudio de otro conjunto de parámetros que podrían ser aún más interesantes e importantes”, ha manifestado Budker, que fue uno de los primeros en utilizar la estructura electrónica inusual del disprosio para poner a prueba los aspectos fundamentales de la física de partículas.

Budker y su equipo también informan en un artículo recientemente publicado en la revista Physical Review Letters que utilizaron el mismo aparato experimental para demostrar que una constante fundamental de la naturaleza, la constante de estructura fina, no varía en el tiempo o en diferentes campos gravitatorios.

 
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