MADRID, 7 Oct. (EUROPA PRESS) -
Físicos de las universidades de Varsovia y Nottingham han demostrado que, en presencia de grandes aceleraciones, ningún reloj resulta capaz de mostrar el paso real del tiempo.
En un estudio publicado en la revista Classical and Quantum Gravity, demuestran que en sistemas en movimiento con enormes aceleraciones, la construcción de un reloj que mida con precisión el paso del tiempo es imposible por razones fundamentales.
"En ambas teorías de la relatividad, especial y general, se asume tácitamente que siempre es posible construir un reloj ideal, uno que mida con precisión el tiempo transcurrido en el sistema, independientemente de si el sistema está en reposo, se mueve a una velocidad uniforme, o acelera. Resulta, sin embargo, que cuando hablamos de aceleraciones muy rápidas, este postulado simplemente no se puede aplicar", dice Andrzej Dragan, de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia.
Los relojes más simples son partículas inestables elementales, por ejemplo los muones (partículas con propiedades similares a los electrones pero 200 veces más masivas). Por lo general, los muones decaen en un electrón, un neutrino muón y un antineutrino electrón. Al medir los tiempos de decaimiento y promediando los resultados de los muones que se mueven lentamente y los que se desplazan a casi la velocidad de la luz, podemos observar la famosa ralentización del paso del tiempo: cuanto más rápido se están moviendo los muones, es menos probable que el experimentador los vea decaer. Por lo tanto, la velocidad afecta a la observación del tiempo por estos relojes.
¿Qué pasa con la aceleración? Experimentos en el CERN a finales de la década de 1970 midieron el tiempo de caída de los muones sometidos a aceleraciones en movimiento circular tan grandes como miles de millones de miles de millones de veces la aceleración de la gravedad de la Tierra. Se encontró que dicha aceleración no tenía ningún impacto en los tiempos de desintegración.
El grupo polaco-británica de teóricos de las universidades de Varsovia y Nottingham, por otro lado, se centró en buscar la descripción de las partículas inestables que se mueven en la aceleración del movimiento en una línea recta. El punto clave para su análisis resultó ser un efecto fascinante predicho en 1976 por el físico canadiense William Unruh.
"Contrariamente a la intuición, el concepto de una partícula no es completamente independiente del observador. Todos conocemos el efecto Doppler, por ejemplo, lo que provoca un fotón emitido por una fuente en movimiento aparezca más azul ante un observador hacia el cual la fuente se acerca, y más rojo ante uno del que se aleja. El efecto Unruh es algo similar, excepto que los resultados son más espectaculares: en una cierta área de espacio, un observador no acelerado ve un vacío cuántico de campos, mientras que un observador acelerado ve muchas partículas", explica Dragan.
La ecuación que describe el efecto Unruh dice que el número de partículas visibles dentro de un campo cuántico varía en función de la aceleración experimentada por un observador: cuanto mayor es la aceleración, más de ellas existen. Estos efectos no inerciales pueden ser debidos al movimiento del observador, pero su fuente también puede ser un campo gravitatorio. Curiosamente, el efecto Unruh es muy similar a la famosa radiación de Hawking emitida por los agujeros negros.
Las partículas inestables que los físicos de las universidades de Varsovia y Nottingham trataron como relojes fundamentales en su análisis, decayeron como resultado de las interacciones con otros campos cuánticos. La teoría dice que si una partícula permanece en un espacio lleno con un vacío, decae a un ritmo diferente que cuando en las proximidades muchas otras partículas interactúan con ella. Así, si en un sistema de aceleración extrema más partículas pueden ser vistas como un resultado del efecto Unruh, los tiempos medios de desintegración de partículas tales como los muones deben cambiar.
"Nuestros cálculos muestran que por encima de ciertas aceleraciones muy grandes, simplemente debe haber trastornos de tiempo en la desintegración de las partículas elementales. Y si las perturbaciones afectan a relojes fundamentales como los muones, entonces otros dispositivos construidos sobre los principios de la teoría cuántica de campos también resultaran afectados. Por lo tanto, las mediciones precisas de tiempo perfectamente adecuadas ya no son posibles. "Este hecho tiene mayores consecuencias, ya que la pérdida de la capacidad de medir con precisión el paso del tiempo también significa problemas con las mediciones de distancia ", explica Dragan.
Los resultados de los físicos de Varsovia y Nottingham significan que a suficientemente altas aceleraciones, las capacidades operativas de cualquier teoría construida sobre la noción del tiempo, y por tanto también del espacio, se interrumpe.
"Si nuestras predicciones se confirman experimentalmente, muchas cosas relacionadas con nuestra comprensión del espacio-tiempo, el paso del tiempo, y sus métodos de medición deberán ser repensados desde cero. Podría ser ... interesante", concluye Dragan.
