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¿Viajaremos más rápido que la luz?
http://www.elpais.com/articulo/sociedad/Viajaremos/rapido/luz/elpepusoc/20091027elpepusoc_1/Tes
El motor de curvatura, ese medio de transporte hiperveloz utilizado en 'Star Trek', no resultaba descabellado desde el punto de vista físico
Según la teoría de la Relatividad General, nada puede viajar a más rápido que la luz (300.000 kilómetros por segundo), lo que impide una exploración espacial profunda basada en el envío de expediciones de ida y vuelta: llegar a la estrella más cercana requeriría, como mínimo, cuatro años de viaje, y ni hablar de cruzar la galaxia, que exigiría varias decenas de miles de años. Una de las posibilidades teóricas para escapar de esta limitación era el motor de curvatura, consistente en mover el propio espacio-tiempo que, en principio, puede contraerse y expandirse sin límite de velocidad.
El motor de curvatura tiene su origen en la ficción: se trata del mecanismo que permite a los personajes de la película Star Trek surcar el espacio más rápido que la luz o a velocidades superluminares mediante la distorsión del espacio-tiempo. En 1994 saltó al terreno científico de la mano del físico mexicano Miguel Alcubierre, quien convirtió el viaje hiperveloz en una posibilidad física. Para ello, aprovechaba la flexibilidad de la geometría del espacio-tiempo, que se curva en presencia de materia del mismo modo que, por ejemplo, una pelota situada sobre una sábana tensada curva el tejido a su alrededor. En el universo, los objetos más masivos producen curvaturas más acentuadas, y Alcubierre diseñó el siguiente medio de transporte: una burbuja cuyas paredes, compuestas de materia "exótica", producen una contracción del espacio-tiempo en la proa y una dilatación en la popa similares a una ola en el mar. Una nave dentro de la burbuja alcanzaría su destino "sin moverse" por la distorsión local del espacio-tiempo, igual que un surfista situado sobre la cresta no ejerce un movimiento propio pero alcanza la orilla gracias al de la ola.
No es factible
Un gran medio de transporte, ¿verdad? Pues un estudio ha demostrado que no es factible. "El motor de Alcubierre ya mostraba debilidades, pero hay algo que no se había contemplado y puede afectar al movimiento de esa burbuja: cómo actúan las fluctuaciones cuánticas ante las curvaturas", señala Carlos Barceló, del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), uno de los autores del trabajo. Cuando la burbuja se desplaza a velocidad superluminar, desde el punto de vista del observador interno las paredes anterior y posterior se comportan respectivamente como un horizonte blanco y un horizonte negro, similar al que poseen los agujeros negros. Esto es: si el astronauta de la nave mira hacia atrás no verá absolutamente nada, ya que se está desplazando a mayor velocidad que la luz y ninguna señal puede alcanzarle; en cambio, la proa de la nave recibirá todas las señales, y por ello se habla de horizonte blanco.
En este reciente estudio, los físicos han calculado cómo se comportan las fluctuaciones cuánticas en ambos horizontes cuando la burbuja se acerca a la barrera de la luz, y han hallado dos efectos que impiden el viaje. En la teoría cuántica se trabaja con el concepto de vacío no inerte, que se describe como el constante nacimiento y aniquilación de pares de partículas, tan rápido que resulta imposible detectar su presencia (por ello se las conoce como partículas virtuales). Sin embargo, bajo ciertas condiciones, como una fuerte distorsión del espacio-tiempo, esas partículas pasan a ser reales. Esto es lo que ocurre en ambos horizontes de la burbuja, con catastróficas consecuencias.
La radiación de Hawking
En el horizonte negro se produce un resplandor debido a la radiación de Hawking, un efecto conocido en los agujeros negros, objetos con campos gravitatorios tan intensos que ni la luz puede escapar. Sin embargo, Stephen Hawking predijo en 1974 que los agujeros sí emiten radiación debido, precisamente, a la creación y destrucción de pares en la proximidad del horizonte de sucesos, o región límite a partir de la que sí es posible la huida: el campo gravitatorio del agujero negro puede romper el par y absorber una de las partículas, mientras que la otra escapa y pasa de ser una partícula virtual a una partícula real. El efecto es un resplandor que procede del horizonte y cuya intensidad, en el caso del horizonte negro de la burbuja, depende del grosor de la pared: una pared fina, más fácil de obtener en teoría, presentaría temperaturas muy altas que podrían destruir la nave que viajara en su interior.
Y, aunque pudieran construirse paredes tan gruesas que la temperatura producida por la radiación de Hawking no fuera un obstáculo, el horizonte delantero, el blanco, supone un impedimento insalvable. La contracción del espacio-tiempo en la parte delantera produciría, igualmente, la ruptura de los pares de partículas, aunque con la diferencia de que todas las partículas irían amontonándose en la pared produciendo en ella una acumulación exponencial de energía. "Un crecimiento exponencial es incontrolable -asegura Carlos Barceló-, y hace inconsistente la construcción porque tiende a autodestruirse. Otra opción consiste en no atravesar la barrera de la luz, de modo que no se produjeran horizontes, ni radiación de Hawking, ni altas temperaturas. Quizá viajar al 99% de la velocidad de la luz no esté tan mal, después de todo".
http://www.elpais.com/articulo/sociedad/Viajaremos/rapido/luz/elpepusoc/20091027elpepusoc_1/Tes
El motor de curvatura, ese medio de transporte hiperveloz utilizado en 'Star Trek', no resultaba descabellado desde el punto de vista físico
Según la teoría de la Relatividad General, nada puede viajar a más rápido que la luz (300.000 kilómetros por segundo), lo que impide una exploración espacial profunda basada en el envío de expediciones de ida y vuelta: llegar a la estrella más cercana requeriría, como mínimo, cuatro años de viaje, y ni hablar de cruzar la galaxia, que exigiría varias decenas de miles de años. Una de las posibilidades teóricas para escapar de esta limitación era el motor de curvatura, consistente en mover el propio espacio-tiempo que, en principio, puede contraerse y expandirse sin límite de velocidad.
El motor de curvatura tiene su origen en la ficción: se trata del mecanismo que permite a los personajes de la película Star Trek surcar el espacio más rápido que la luz o a velocidades superluminares mediante la distorsión del espacio-tiempo. En 1994 saltó al terreno científico de la mano del físico mexicano Miguel Alcubierre, quien convirtió el viaje hiperveloz en una posibilidad física. Para ello, aprovechaba la flexibilidad de la geometría del espacio-tiempo, que se curva en presencia de materia del mismo modo que, por ejemplo, una pelota situada sobre una sábana tensada curva el tejido a su alrededor. En el universo, los objetos más masivos producen curvaturas más acentuadas, y Alcubierre diseñó el siguiente medio de transporte: una burbuja cuyas paredes, compuestas de materia "exótica", producen una contracción del espacio-tiempo en la proa y una dilatación en la popa similares a una ola en el mar. Una nave dentro de la burbuja alcanzaría su destino "sin moverse" por la distorsión local del espacio-tiempo, igual que un surfista situado sobre la cresta no ejerce un movimiento propio pero alcanza la orilla gracias al de la ola.
No es factible
Un gran medio de transporte, ¿verdad? Pues un estudio ha demostrado que no es factible. "El motor de Alcubierre ya mostraba debilidades, pero hay algo que no se había contemplado y puede afectar al movimiento de esa burbuja: cómo actúan las fluctuaciones cuánticas ante las curvaturas", señala Carlos Barceló, del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), uno de los autores del trabajo. Cuando la burbuja se desplaza a velocidad superluminar, desde el punto de vista del observador interno las paredes anterior y posterior se comportan respectivamente como un horizonte blanco y un horizonte negro, similar al que poseen los agujeros negros. Esto es: si el astronauta de la nave mira hacia atrás no verá absolutamente nada, ya que se está desplazando a mayor velocidad que la luz y ninguna señal puede alcanzarle; en cambio, la proa de la nave recibirá todas las señales, y por ello se habla de horizonte blanco.
En este reciente estudio, los físicos han calculado cómo se comportan las fluctuaciones cuánticas en ambos horizontes cuando la burbuja se acerca a la barrera de la luz, y han hallado dos efectos que impiden el viaje. En la teoría cuántica se trabaja con el concepto de vacío no inerte, que se describe como el constante nacimiento y aniquilación de pares de partículas, tan rápido que resulta imposible detectar su presencia (por ello se las conoce como partículas virtuales). Sin embargo, bajo ciertas condiciones, como una fuerte distorsión del espacio-tiempo, esas partículas pasan a ser reales. Esto es lo que ocurre en ambos horizontes de la burbuja, con catastróficas consecuencias.
La radiación de Hawking
En el horizonte negro se produce un resplandor debido a la radiación de Hawking, un efecto conocido en los agujeros negros, objetos con campos gravitatorios tan intensos que ni la luz puede escapar. Sin embargo, Stephen Hawking predijo en 1974 que los agujeros sí emiten radiación debido, precisamente, a la creación y destrucción de pares en la proximidad del horizonte de sucesos, o región límite a partir de la que sí es posible la huida: el campo gravitatorio del agujero negro puede romper el par y absorber una de las partículas, mientras que la otra escapa y pasa de ser una partícula virtual a una partícula real. El efecto es un resplandor que procede del horizonte y cuya intensidad, en el caso del horizonte negro de la burbuja, depende del grosor de la pared: una pared fina, más fácil de obtener en teoría, presentaría temperaturas muy altas que podrían destruir la nave que viajara en su interior.
Y, aunque pudieran construirse paredes tan gruesas que la temperatura producida por la radiación de Hawking no fuera un obstáculo, el horizonte delantero, el blanco, supone un impedimento insalvable. La contracción del espacio-tiempo en la parte delantera produciría, igualmente, la ruptura de los pares de partículas, aunque con la diferencia de que todas las partículas irían amontonándose en la pared produciendo en ella una acumulación exponencial de energía. "Un crecimiento exponencial es incontrolable -asegura Carlos Barceló-, y hace inconsistente la construcción porque tiende a autodestruirse. Otra opción consiste en no atravesar la barrera de la luz, de modo que no se produjeran horizontes, ni radiación de Hawking, ni altas temperaturas. Quizá viajar al 99% de la velocidad de la luz no esté tan mal, después de todo".
