A velocidade da luz está diminuindo?

Várias coisas na natureza vão mais rápido do que a velocidade da luz, sem desafiar a relatividade geral.

Explosão de luz.Crédito: Melmak, Pixababy.

A física moderna se baseia no noção fundamental que a velocidade da luz é uma constante, que no vácuo é 186.000 milhas por segundo (299.792 km / s). Einstein estabeleceu isso em sua teoria da relatividade geral, desenvolvida pela primeira vez em 1906 quando ele era apenas 26 anos. Mas e se isso não acontecer? Alguns incidentes, embora controversos, nos últimos anos, desafiam a ideia de que a luz sempre viaja a uma velocidade constante. E, de fato, sabemos há muito tempo que existem vários fenômenos que viajar mais rápido que a luz, sem violar a teoria da relatividade.


Por exemplo, enquanto viajar mais rápido que o som cria um estrondo sônico, viajar mais rápido que a luz cria um 'estrondo luminal'. O cientista russo Pavel Alekseyevich Cherenkov descobriu isso em 1934, que lhe rendeu o Prêmio Nobel de Física em 1958. A radiação Cherenkov pode ser observada no núcleo de um reator nuclear. Quando o núcleo é submerso em água para resfriá-lo, os elétrons se movem através da água mais rápido do que a velocidade da luz, causando um boom luminal.



Em outra frente, embora nenhuma partícula com massa possa viajar mais rápido do que a luz, a estrutura do espaço pode e faz. De acordo com a Teoria da Inflação, imediatamente após o Big Bang, o universo dobrou de tamanho e depois dobrou novamente, em menos de um trilionésimo de um trilionésimo de segundo, muito mais rápido que a velocidade da luz. Mais recentemente, os astrônomos descobriram que algumas galáxias, pelo menos as distantes, se afastam de nós mais rápido do que a velocidade da luz, supostamente impulsionadas pela energia escura. A melhor estimativa para a taxa de aceleração do universo é 68 quilômetros por segundo por megaparsec .



O emaranhamento quântico é outro exemplo de um interação mais rápida que a luz isso não viola a teoria de Einstein. Quando duas partículas estão emaranhadas, uma pode viajar para seu parceiro instantaneamente, mesmo que seu parceiro esteja do outro lado do universo. Einstein chamou isso de 'Ação assustadora à distância'. O último exemplo é teórico (pelo menos por enquanto). Se fôssemos de alguma forma capazes de deformar ou dobrar o espaço-tempo, como com um buraco de minhoca, isso permitiria que uma espaçonave passasse instantaneamente de um lado do espaço para outro.



Crédito: NASA / WMAP Science Team.

Einstein diz que a luz age praticamente da mesma forma em todo o universo. Porém, há um problema. Hoje, os cientistas ficam maravilhados com a forma como o universo é homogêneo. Uma forma de sabermos é investigando a radiação cósmica de fundo (CMB). Esta é essencialmente a luz que sobrou do Big Bang, localizado em todos os cantos do universo.

Não importa onde você o examine, é sempre a mesma temperatura, -454 Fº (-270 Cº). Se for esse o caso e a luz viaja a uma velocidade constante, como ela poderia ter feito isso de uma extremidade do universo para a outra? Até o momento, os cientistas não têm ideia, a não ser dizer que algumas condições peculiares devem ter existido naquele 'campo de inflação' inicial.



A ideia de a luz abrandar com o tempo foi proposta pela primeira vez pelo professor João Magueijo, do Imperial College London e pela sua colega, Dra. Niayesh Afshordi, do Perimeter Institute, no Canadá. Seu artigo foi submetido a Astrofísica no final de 1998 e publicado logo depois. Infelizmente, a instrumentação adequada necessária para investigar o CMB em busca de pistas que o apoiem não estava disponível na época.

Magueijo e Afshordi eliminaram totalmente o campo da inflação. Em vez disso, eles argumentam que o intenso calor que existia quando o universo era jovem, dez mil trilhões de trilhões de Cº, permitia que as partículas - incluindo fótons (partículas de luz) se movessem a uma velocidade infinita. A luz, portanto, viajou para todos os pontos do universo, causando uma uniformidade na CMB que podemos observar hoje. “Podemos dizer como seriam as flutuações no início do universo”, disse Afshordi O guardião , “E essas são as flutuações que crescem para formar planetas, estrelas e galáxias.” Um experimento no ano seguinte deu crédito à teoria de Magueijo e Afshordi.

O fundo cósmico de microondas. Crédito: NASA / WMAP Science Team.

Em 1999, Lene Vestergaard Hau em Harvard surpreendeu o mundo, depois de realizar um experimento em que reduziu a velocidade da luz para pouco menos de 64 km / h. Hau estuda materiais alguns graus acima do zero absoluto. Em tal ambiente, os átomos se movem muito lentamente. Eles começam a se sobrepor, transformando-se no que é conhecido como condensado de Bose-Einstein. Aqui, os átomos se tornam uma grande nuvem e se comportam como um átomo gigante.

Hau disparou dois lasers através de tal nuvem, composta de átomos de sódio de 0,008 polegadas (0,2 mm) de largura. A primeira explosão mudou a natureza quântica da nuvem. Isso aumentou o índice de refração da nuvem, que desacelerou o segundo feixe para 61 km / h. Refração é quando as ondas de luz ou rádio são dobradas ou distorcidas ao passar de um meio para outro.

Uma descoberta em 2001 também deu crédito à teoria da luz variável. O eminente astrônomo John Webb fez uma observação enquanto estudando quasares no espaço profundo. Quasares são corpos luminescentes bilhões de vezes mais massivo que nosso sol , que são alimentados por buracos negros. Sua luminosidade vem de um disco de acreção, composto de gás, que o envolve.

Webb descobriu que um determinado quasar, ao se aproximar de nuvens interestelares, absorveu um tipo de fóton diferente do que seria previsto. Apenas duas coisas poderiam explicar isso. Ou sua carga mudou ou a velocidade da luz. Em 2002, uma equipe australiana, liderada pelo físico teórico Paul Davies, descobriu que não poderia ter mudado a polaridade, pois isso teria violado a Segunda Lei da Termodinâmica.

Impressão artística do quasar 3C 279. Crédito: NASA Blueshift, Flickr .

Outro estudo inovador em 2015 desafiou ainda mais esse básico da ciência. Físicos escoceses das universidades de Glasgow e Heriot-Watt com sucesso desacelerou um fóton em temperatura ambiente, sem refração. Eles basicamente construíram uma pista de corrida para fótons. Ele foi feito de forma que dois fótons corressem lado a lado.

Uma faixa estava livre. O outro segurava uma “máscara” que parecia um alvo com um alvo. No centro havia uma passagem tão estreita que o fóton teve que mudar de forma para se espremer. Isso diminuiu a velocidade desse fóton em cerca de um mícron (micrômetro), não muito, mas o suficiente para provar que a luz nem sempre viaja a uma velocidade constante.

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Até agora, a instrumentação havia melhorado a ponto de o CMB ser sondado com sucesso. Assim, em 2016 João Magueijo e Niayesh Afshordi publicaram mais um artigo, desta vez na revista. Revisão Física D. Eles estão atualmente medindo diferentes áreas do CMB e estudando a distribuição das galáxias, buscando pistas para apoiar sua afirmação de que a luz nos primeiros momentos do universo se libertou de seu suposto limite de velocidade.

Novamente, esta é uma teoria marginal. E, no entanto, as implicações são surpreendentes. 'Toda a física é baseada na constância da velocidade da luz', disse Magueijo ao Vice's Placa-mãe . 'Então, tivemos que encontrar maneiras de mudar a velocidade da luz sem destruir tudo.' Seus cálculos devem ser concluídos até 2021.

Quer saber mais sobre a velocidade da luz e se ela é realmente uma constante, clique aqui .


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