Si se prueban los taquiones, entonces sí, viajan más rápido que la velocidad de la luz.
Los taquiones son partículas interesantes. Son partículas teóricas que viajan más rápido que la velocidad de la luz. Sin embargo, los taquiones son solo un concepto hipotético que aún no se ha probado. Las partículas solo tienen que viajar más rápido que la velocidad de la luz para ser consideradas taquiones. En todo caso, los taquiones son solo malas matemáticas.
No importa es capaz de alcanzar, o exceder, la velocidad de la luz.
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La razón teórica de esto es porque cualquier partícula con velocidades por debajo de la velocidad de la luz, que se acelera y alcanza la velocidad de la luz, requeriría una cantidad infinita de energía para hacerlo.
Si observamos la energía de un cuerpo en movimiento a medida que nos acercamos a la velocidad de la luz, debemos usar esta fórmula:
[matemáticas] E = \ dfrac {mc ^ 2} {(1-V ^ 2 / c ^ 2) ^ {- 2}} [/ matemáticas]
Una inspección minuciosa de esta ecuación revela que cuando V se aproxima a c, la mitad inferior de esta ecuación se vuelve cero, por lo tanto, la energía requerida se vuelve infinita.
Si desea saber cómo se deriva esta ecuación, tendrá que estudiar la relatividad especial con más detalle, pero los experimentos han demostrado que es correcta.
Por relatividad especial, la energía necesaria para acelerar una partícula (con masa) crece de forma super-cuadrática cuando la velocidad es cercana a c , y es ∞ cuando es c .
Suponga que tiene un electrón de masa (m = 9.1 × 10 [matemática] ^ {- 31} [/ matemática] kg) al 99.99% de la velocidad de la luz. Esto es equivalente a proporcionar 36 MeV de energía cinética.
Ahora suponga que acelera “un poco más” al proporcionar otros 36 MeV de energía. Encontrará que esto solo aumenta el electrón a 99.9975% c .
Supongamos que acelera “mucho más” al proporcionar 36,000,000 MeV en lugar de 36 MeV. Eso todavía te hará alcanzar el 99.99999999999999% c en lugar del 100%.
El aumento de energía explota cuando te acercas a c , y tu entrada se agotará eventualmente sin importar cuán grande sea.
Ese es el punto. Solo un poco más de energía no puede hacerlo. Tampoco puede mucha más energía. La cantidad de energía simplemente no llegará al infinito.
La diferencia en energía entre 99.99% y 100% de la velocidad de la luz es infinita. Así es la diferencia entre 99.999999999999% y 100%. Necesitarías una cantidad infinita de energía para llegar a c desde algo menos.
Con el conocimiento actual de la ciencia, podemos concluir que no hay forma comprobada de que una partícula con velocidades inferiores a la velocidad de la luz pueda alcanzar esta velocidad, y mucho menos superarla.
Esto se debe a la incapacidad de las partículas de ganar una cantidad infinita de energía para acelerarla a la velocidad de la luz.
Ahora, sigamos explicando el interesante concepto de taquiones.
Existe una teoría superluminal que propone que la información o la materia se pueden propagar más rápido que la velocidad de la luz.
Bajo la relatividad especial, una partícula con velocidad subluminal necesita una cantidad infinita de energía para acelerar a la velocidad de la luz, aunque la relatividad especial no prohíbe la existencia de partículas que viajan más rápido que la luz en todo momento.
Por otro lado, lo que algunos físicos denominan “superluminal” depende de la hipótesis de que las regiones inusualmente distorsionadas del espacio-tiempo podrían permitir que la materia llegue a lugares distantes en menos tiempo que la luz en el espacio-tiempo normal o sin distorsión. Aunque según las teorías actuales, la materia es Todavía se requiere viajar subluminalmente con respecto a la región espacio-tiempo distorsionada localmente, las teorías superluminales no están excluidas por la relatividad general.Los ejemplos de propuestas aparentes de teoría superluminal son el impulso de Alcubierre y el agujero de gusano transitable, aunque su plausibilidad física es incierta.
La velocidad superluminal es la transmisión de información o materia más rápido que c , una constante igual a la velocidad de la luz en el vacío, que es 299,792,458 m / s. Esto no es lo mismo que viajar más rápido que la luz, ya que:
- Algunos procesos se propagan más rápido que c , pero no pueden transportar información.
- La luz viaja a una velocidad c / n cuando no está en el vacío, sino que viaja a través de un medio con índice de refracción = n , y en algunos materiales otras partículas pueden viajar más rápido que c / n (pero aún más lento que c ), lo que lleva a la radiación de Cherenkov.
Ninguno de estos fenómenos viola la relatividad especial ni crea problemas con la casualidad, y por lo tanto, ninguno califica como superluminal como se describe aquí.
Sin embargo, los dos conceptos de ‘velocidad de cierre’ y expansión universal son interesantes:
- Velocidad de cierre
La velocidad a la que dos objetos en movimiento en un solo marco de referencia se acercan se llama velocidad mutua o de cierre. Esto puede acercarse al doble de la velocidad de la luz, como en el caso de dos partículas que viajan a una velocidad cercana a la velocidad de la luz en direcciones opuestas con respecto al marco de referencia.
Imagine dos partículas de rápido movimiento acercándose entre sí desde lados opuestos de un acelerador de partículas del tipo colisionador. La velocidad de cierre sería la velocidad a la que disminuye la distancia entre las dos partículas. Desde el punto de vista de un observador que está parado en reposo en relación con el acelerador, esta velocidad será ligeramente inferior al doble de la velocidad de la luz.
La relatividad especial no lo prohíbe. Nos dice que está mal usar la relatividad galileana para calcular la velocidad de una de las partículas, como lo mediría un observador que viaja junto a la otra partícula.
Es instructivo calcular la velocidad relativa de las partículas que se mueven en v y – v en el marco del acelerador, que corresponde a la velocidad de cierre de 2 v > c . Expresando las velocidades en unidades de c , β = v / c :
- Expansión universal
La expansión del universo hace que las galaxias distantes se alejen de nosotros más rápido que la velocidad de la luz, si se utilizan la distancia adecuada y el tiempo cosmológico para calcular las velocidades de estas galaxias. Sin embargo, en la relatividad general, la velocidad es una noción local, por lo que la velocidad calculada utilizando coordenadas comoving no tiene una relación simple con la velocidad calculada localmente.
Las reglas que se aplican a las velocidades relativas en la relatividad especial, como la regla de que las velocidades relativas no pueden aumentar más allá de la velocidad de la luz, no se aplican a las velocidades relativas en coordenadas paralelas, que a menudo se describen en términos de “expansión del espacio” entre galaxias . Se cree que esta tasa de expansión ha alcanzado su punto máximo durante la época inflacionaria que se cree que ocurrió en una pequeña fracción del segundo después del Big Bang (algunos modelos coinciden entre 10 ^ −36 segundos y alrededor de 10 ^ −33 segundos después el Big Bang), cuando el universo puede haberse expandido rápidamente por un factor de alrededor de 10 ^ 20 a 10 ^ 30.
Hay muchas galaxias visibles en telescopios con números de desplazamiento rojo de 1.4 o más. Todos estos actualmente están viajando lejos de nosotros a velocidades mayores que la velocidad de la luz. Debido a que el parámetro Hubble está disminuyendo con el tiempo, en realidad puede haber casos en los que una galaxia que se aleja de nosotros más rápido que la luz logra emitir una señal que eventualmente nos alcanza.
Sin embargo, debido a que la expansión del universo está aumentando, se proyecta que la mayoría de las galaxias eventualmente cruzarán un tipo de horizonte de eventos cosmológicos donde cualquier luz que emitan más allá de ese punto nunca podrá alcanzarnos en ningún momento en el futuro infinito porque la luz nunca alcanza un punto donde su “velocidad peculiar” hacia nosotros excede la velocidad de expansión lejos de nosotros. La distancia actual a este horizonte de eventos cosmológicos es de aproximadamente 16 mil millones de años luz, lo que significa que una señal de un evento que ocurra en el presente podría llegar a nosotros en el futuro si el evento estuviera a menos de 16 mil millones de años luz de distancia, pero la señal nunca nos llegaría si el evento estuviera a más de 16 mil millones de años luz de distancia.
Sin embargo, estas dos propuestas son meramente hipotetizadas y vienen con pocas pruebas científicas.
En conclusión, en la relatividad especial, es imposible acelerar un objeto a la velocidad de la luz, o que un objeto “masivo” se mueva a la velocidad de la luz. Sin embargo, es posible que exista un objeto que siempre se mueve más rápido que la luz. Las hipotéticas partículas elementales con esta propiedad son taquiones. Los intentos de cuantificarlos no lograron producir partículas más rápidas que la luz y, en cambio, ilustraron que su presencia conduce a una inestabilidad.
Increíble.
