Cuando la luz no va a la velocidad de la luz



En 1987 en el firmamento apareció una supernova, la 1987a fue una de las pocas observables a simple vista pero no fue esa la única forma de verla, antes una lluvia de neutrinos pasó por nuestro planeta.

Los neutrinos son unas de las partículas más difíciles de detectar porque no interactúan casi con nada, es muy difícil darse cuenta si uno pasó por el planeta, simplemente lo pasa de largo. Grandes piletones de agua bajo tierra se utilizan para detectar la interacción de los neutrinos con nosotros.

Los neutrinos siempre llegan primero, se generan al colapsar la estrella, como ni la gravedad de la misma los detiene nada frena su camino desde el centro estelar hacia el espacio exterior. La luz en cambio tiene que salir de alguna forma, los fotones de masa insignificante SI interactúan con la gravedad, poco, pero lo suficiente como para no escapar de algún agujero negro o ser curvados por una estrella generando lentes gravitacionales.

Pero hubo un problema, la luz llegó 7.7 horas después de los neutrinos, unas 4.7 horas más tarde de lo esperado, en vez de apenas 3 horas más tarde como se calculaba ¿Qué pasó? ¿La luz no iba a la velocida de la luz?



A 299,792,458 metros por segundo la luz y los neutrinos se tomaron su tiempo para llegar desde 1987a a nosotros, se encuentra a 168.000 años luz, si, esa supernova explotó hace mucho tiempo.

Pero ¿qué pudo atrasar a la luz esas 4.7 horas? ¿Acaso no va a esa velocidad? ¿Qué pasa con Einstein? Pues bien, no es que la teoría general de la relatividad falle, sino que la luz no necesariamente va a su velocidad máxima siempre.

Cuando decimos "la velocidad de la luz" estamos hablando de la máxima velocidad que puede alcanzar la materia cuando se trata de partículas (casi) sin masa como el fotón o el electrón, los neutrinos y demás quarks, pero ¿Siempre va a esa velocidad?

El mejor ejemplo es el agujero negro, tan masivo que la gravedad le impide a la luz salir de él o cualquier campo gravitacional que curva el camino de la luz, si puede curvarlo, puede frenarlo, pero aquí, en este caso en particular, no había nada (observable) entre 1987a y nosotros como para que sirva de freno.

En el vacío no hay un medio que lo frene, por ejemplo cuando la luz pasa por el agua o la atmósfera, pero en el vacío existe un fenómeno llamado "polarización en el vacío".

En algún momento un fotón se parte en un electrón y un positrón, en una fracción de tiempo ínfima en la que inmediatamente después se vuelven a unir en un fotón con el mismo vector de dirección.



Este "split" le quita energía por un instante lo que se traduce en una pequeña cantidad de velocidad dejada en el camino, el tema está en que una cosa es una estrella a 168.000 años luz, otra muy distinta una a 12 millones de años luz, allí el atraso debería ser de al menos dos semanas.

Si hablamos de millones de años luz una o dos semanas es marginal para el hecho en sí, lo que cambia es la forma en la que vemos la física de la materia, no que nos afecte ya que creo que podemos esperar por unas horitas luz :D

El problema mayor es que para poder sacar conclusiones necesitaríamos más mediciones, muchas más, porque una cosa son los experimentos en laboratorio y otra, mucho más distinta y compleja, reproducirlo en un escenario real... como otra Supernova!

Y salvo que tengan una bola de cristal podrían pasar 1000 años hasta que detectemos una a tiempo mientras monitorizamos los neutrinos y de paso nos da los mismos resultados. La teoría está, la práctica demanda una paciencia infinita en este caso.


Detector de neutrinos Super Kamiokande de Japón


El paper aquí y la fuente aquí

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Comentarios

  • 7.7 que? :D

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  • alfonsog7    

    muy NERD che! ...
    igual, se que todos sabes usar WIKIPEDIA, acá un enlace de ... que son los neutrinos ---> http://es.wikipedia.org/wiki/Neutrinos

    Cabe recordar que los neutrinos, no son fáciles de rastrear o detectar ...

    UN abrazo a todos ...

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  • Muy Bueno el post, por cierto!!

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  • Danbat    

    Excelente post con un nivel nerd de 9.

    Sacando algunas cuentas, 168 mil años son 1.472.688.000 de horas. Un retraso de 4,7 horas es el 0,000000319 % del tiempo total. O también, simplificando un poco, 1 segundo cada 10 años. Es un montón, seguro que es la energía oscura que anda haciendo sus cosas oscuras.

    Sobre supernovas, una que está que explota es Betelgeuse, en la constelación de Orión. Está en "explosión inminente" y se espera que estalle dento de los próximos 10 mil años. Me llamó la atención lo de "inminente", por lo que también saqué cuentas y como se estima que la estrella tiene 10 millones de años, se trataría del último milésimo de su vida. En tiempos humanos, es como si a una persona de 80 años le dijeran que le quedan 30 días de vida. Definitivamente nuestra vida es un instante cósmico.

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  • mike_TM    

    ahhhhhhhhh hummmmmmmmmm creo que la explicación de esa diferencia de tiempo viene por otro lado, la luz puede viajar más despacio eso no es novedad, de no hacerlo no podríamos no siquiera usar nuestros ojos, incluso puede desacelerarse a cero pero esa es otra historia que no viene al caso.
    la supernova se inicia cuando se rompe el equilibrio en una estrella supermasiva, hasta acá llegamos señores, la gravedad no basta y fusionar elementos ligeros en hierro no es un buen negocio ..... se inicia una reacción en cadena en la cual los neutrinos salen con algo de ventaja ya que al no interactuar con la materia pasan sin desacelerarse por la estrella condenada, un neutrino puede atravesar un año luz de plomo sin desacelerarse, pero que hueca está la materia ...... los neutrinos salen libres sin interacción alguna, pero la luz aún tiene que rebotar contra todos los átomos condensados de la estrella en plena agonía ... si sales un ratito a solearte, cada fotón que recibe tu pálida piel estuvo rebotando unos 10 millones de años dentro desde que se originó en el núcleo de nuestro sol hasta salir de la superficie.

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  • Hernan    

    Viendo COSMOS el otro día hablaban de esto, yo termine entendiendo que la supernova lanzaba primero los neutrinos y por ello llegaron antes que la luz y no porque la luz se alterara, puede ser?

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  • Hernan dijo:

    Viendo COSMOS el otro día hablaban de esto, yo termine entendiendo que la supernova lanzaba primero los neutrinos y por ello llegaron antes que la luz y no porque la luz se alterara, puede ser?


    nop, en Cosmos mismo explica que los neutrinos salen del núcleo fácilmente sin interactuar con el resto de la estrella y que los fotones tardan un buen rato en emerger, aun cuando ambos se emitan al mismo tiempo.

    La alteración de la luz, según el paper, se da DESPUES de la explosión de la supernova, en el camino.


    mike_TM dijo:
    ahhhhhhhhh hummmmmmmmmm creo que la explicación de esa diferencia de tiempo viene por otro lado, la luz puede viajar más despacio eso no es novedad, de no hacerlo no podríamos no siquiera usar nuestros ojos, incluso puede desacelerarse a cero pero esa es otra historia que no viene al caso.
    la supernova se inicia cuando se rompe el equilibrio en una estrella supermasiva, hasta acá llegamos señores, la gravedad no basta y fusionar elementos ligeros en hierro no es un buen negocio ..... se inicia una reacción en cadena en la cual los neutrinos salen con algo de ventaja ya que al no interactuar con la materia pasan sin desacelerarse por la estrella condenada, un neutrino puede atravesar un año luz de plomo sin desacelerarse, pero que hueca está la materia ...... los neutrinos salen libres sin interacción alguna, pero la luz aún tiene que rebotar contra todos los átomos condensados de la estrella en plena agonía ... si sales un ratito a solearte, cada fotón que recibe tu pálida piel estuvo rebotando unos 10 millones de años dentro desde que se originó en el núcleo de nuestro sol hasta salir de la superficie.


    leete el paper (advertencia: altísimo nivel de física puede arruinarle el cerebro a cualquiera) y explica lo de la polarización en el camino como factor de reducción y cómo con un experimento con láser han podido simularlo.

    claro... les faltan pruebas, pero sí, la luz siempre puede ir más despacio, el tema es que aquí lo hizo en el vacío y abre puertas para nuevas teorías y aprendizaje sobre la naturaleza Guiño

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  • Lucas    

    No se, la verdad que no le tengo tanta confianza a ese valor de 7.7 horas ¿Cómo lo calcularon? Porque nadie estaba observando la estrella al momento exacto de la explosión... Supongo que más o menos lo obtienen extrapolando las medicion que se empezaron a hacer a partir del momento que se dieron cuenta lo que estaba pasando.

    Fun fact:

    1987A fue la supernova más cercana en tiempo modernos, por eso generó tanto revuelo porque fue posible por primera ( y única por ahora) estudiar uno de estos eventos con tanto detalle. Pero no fue la más cercana registrada, tanto Kepler (http://es.wikipedia.org/wiki/SN_1604) como Tycho Brahe (http://es.wikipedia.org/wiki/SN_1572) pudieron observar sendas supernovas cercanas y brillantes. Y en tiempos más antiguos se registraron otras más brillantes aún (http://es.wikipedia.org/wiki/SN_1572, http://es.wikipedia.org/wiki/Supernova_hist%C3%B3rica)

    Siempre me causo mucha atención que estos tipos, en plena revolución científica hallan podido observar estos eventos pero que en los 500 años siguientes no halla habido otra igual que podamos observar nosotros con todo nuestra tecnología. Mala pata, supongo que ya vendrá.

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  • Galmor    

    El post se agradece como siempre.
    Éste es uno de esos hayazgos que lo llevan a uno a soñar que puede dar con la respuesta que ningún phD llegó hasta ahora...
    "y si relentizan por los chemtrails en nuestra atmósfera?"

    Danbat dijo:


    Sacando algunas cuentas, 168 mil años son 1.472.688.000 de horas. Un retraso de 4,7 horas es el 0,000000319 % del tiempo total. O también, simplificando un poco, 1 segundo cada 10 años. Es un montón, seguro que es la energía oscura que anda haciendo sus cosas oscuras.

    Sobre supernovas, una que está que explota es Betelgeuse, en la constelación de Orión. Está en explosión inminente y se espera que estalle dento de los próximos 10 mil años. Me llamó la atención lo de inminente, por lo que también saqué cuentas y como se estima que la estrella tiene 10 millones de años, se trataría del último milésimo de su vida. En tiempos humanos, es como si a una persona de 80 años le dijeran que le quedan 30 días de vida. Definitivamente nuestra vida es un instante cósmico.

    Muy buena bajada a tierra de tiempos loquísimos...

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  • Gus    

    Hernan dijo:

    Viendo COSMOS el otro día hablaban de esto, yo termine entendiendo que la supernova lanzaba primero los neutrinos y por ello llegaron antes que la luz y no porque la luz se alterara, puede ser?


    Yo había entendido lo mismo al ver Cosmos che. La explicación que dan es que los neutrinos tienen una ventaja de 4.7 horas porque la energía tarda ese tiempo en atravesar desde el núcleo hasta la superficie. Como los neutrinos no "chocan", se liberan instantáneamente hacia la superficie, dándoles esa ventaja respecto de la luz.

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  • Ernesto    

    Cuando nos referimos a ´la velocidad de la luz´ a cecas estamos hablando de la velocidad de grupo de la onda en vacío y es de 3x10^8m/s pero repito: en el vacío. La presencia de cualquier cosa la hace disminuir.
    Específicamente se calcula conociendo la permeabiidad magnética (u ) y la permisividad dielectrica (E ) del medio.

    c= 1/sqrt (u*E)

    Por ejemplo en un cable coaxil RG58 la velocidad es (mas o menos) 0.76·c

    Un dato interesante: el limite de 3·10^8m/s es para la velocidad de grupo de la onda, la velocidad de fase puede ser mayor.

    Otro dato interesante que se desprende de la teoría especial de la relatividad: una partícula con masa solo puede ser acelerada hasta el límite de c. De eso se desprenden dos cosas:
    1.- Si no tiene masa podría ser acelerada más allá de c.
    2.- Si bien una partícula con masa no puede ser acelerada más allá de c podrían existir partículas con masa que viajan más rápido que c porque siempre lo hicieron (no fueron ´aceleradas´). Ver http://es.wikipedia.org/wiki/Taqui%C3%B3n

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  • Galmor    

    Ernesto dijo:

    1.- Si no tiene masa podría ser acelerada más allá de c.
    2.- Si bien una partícula con masa no puede ser acelerada más allá de c podrían existir partículas con masa que viajan más rápido que c porque siempre lo hicieron (no fueron ´aceleradas´)

    Interesante...
    ahora respecto a 2:
    a.- para nunca haber sido acelerado tendría que tener velocidad mayor a C desde el momento 0 del espacio tiempo... lo que es una contradicción, ¿no? porque no se puede tener velocidad en el momento 0 del tiempo... osea no hay espacio ni tiempo donde moverse, cómo vas a tener velocidad??? no fue absolutamente todo acelerado en algún momento?
    b.- si tiene masa interactúa con otras masas... por lo que es acelerada o desacelerada por sobre C? no le veo mucho sentido...

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  • Otra cosa interesante que pasa cuando la luz va mas lento que en el vacío es la radiación de Cherenkov (http://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_de_Cherenkov): si una partícula cargada viaja más rápido por el medio que la luz, empieza a emitir radiación, un poco análogo al sonic boom de cuando se va más rápido que el sonido. Esto pasa mucho en reactores nucleares (por la radiación alfa y beta) y es tal vez el origen de mostrar el material radiactivo con el brillo verde en la cultura general (aunque la radiación de Cherenkov sea azul)

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  • Pablo FS    

    En vez del famoso TL;dr voy a inventar el TS;du. (Too stupid, don´t understand)

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  • mike_TM    

    Fabio Baccaglioni dijo:

    Hernan dijo:
    Viendo COSMOS el otro día hablaban de esto, yo termine entendiendo que la supernova lanzaba primero los neutrinos y por ello llegaron antes que la luz y no porque la luz se alterara, puede ser?


    nop, en Cosmos mismo explica que los neutrinos salen del núcleo fácilmente sin interactuar con el resto de la estrella y que los fotones tardan un buen rato en emerger, aun cuando ambos se emitan al mismo tiempo.

    La alteración de la luz, según el paper, se da DESPUES de la explosión de la supernova, en el camino.


    mike_TM dijo:
    ahhhhhhhhh hummmmmmmmmm creo que la explicación de esa diferencia de tiempo viene por otro lado, la luz puede viajar más despacio eso no es novedad, de no hacerlo no podríamos no siquiera usar nuestros ojos, incluso puede desacelerarse a cero pero esa es otra historia que no viene al caso.
    la supernova se inicia cuando se rompe el equilibrio en una estrella supermasiva, hasta acá llegamos señores, la gravedad no basta y fusionar elementos ligeros en hierro no es un buen negocio ..... se inicia una reacción en cadena en la cual los neutrinos salen con algo de ventaja ya que al no interactuar con la materia pasan sin desacelerarse por la estrella condenada, un neutrino puede atravesar un año luz de plomo sin desacelerarse, pero que hueca está la materia ...... los neutrinos salen libres sin interacción alguna, pero la luz aún tiene que rebotar contra todos los átomos condensados de la estrella en plena agonía ... si sales un ratito a solearte, cada fotón que recibe tu pálida piel estuvo rebotando unos 10 millones de años dentro desde que se originó en el núcleo de nuestro sol hasta salir de la superficie.


    leete el paper (advertencia: altísimo nivel de física puede arruinarle el cerebro a cualquiera) y explica lo de la polarización en el camino como factor de reducción y cómo con un experimento con láser han podido simularlo.

    claro... les faltan pruebas, pero sí, la luz siempre puede ir más despacio, el tema es que aquí lo hizo en el vacío y abre puertas para nuevas teorías y aprendizaje sobre la naturaleza Guiño


    miedo a un paper jamas, no leí la fuente o el paper por falta de tiempo pero ahora lo hago, creo que hay que aclarar algo, no se si esta omisión es intencional o accidental pero el título del paper dice:
    "Apparent correction to the speed of light in a gravitational potential", lastimosamente no pude estudiar en open english, pero creo que las palabras "in a" cambian el contexto general .....
    ademas que en un vistaso a la fuente se mencionan 3 posibles causas de este delay, 1º fotones viajan mas lento que c, 2º hubo trampa y los neutrinos salieron antes, 3º que las tortugas se originaron de un evento al pedo, es decir irrelevante. el peiper en cuestión responde una de estas tres hipotesis.

    creo que esta observación no abre puertas a nada, estas siempre estuvieron abiertas, el conocimiento que tenemos de la naturaleza cambia constatemente, no hay ningún tema cerrado en la ciencia.

    maldito Putin deja de bailar que me distraes.

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  • Cattel    

    Me mató eso de las partículas con masa que ya tenían velocidad mayor a la luz "desde antes" (se colaron por el agujero negro de otro universo que dio origen al nuestro? eh?), lo digo con cabeza de lectoescritor de C&F.

    Es un placer leer los comentarios nardos llenos de cuentas y links, otra que los comentaristas de La Nación...

    Es una cagada lo de las dos semanas de retraso, cuando se haga el mundial en una galaxia muy muy lejana hay que tenerlo en cuenta cuando saques los pasajes.

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  • GoFa    

    Danbat dijo:

    Excelente post con un nivel nerd de 9.



    Yo le doy un 6 de nivel nerd. Para mí el nivel nerd se mide utilizando la relación "conocimiento sobre ciencia / practicidad del contenido". Este post tiene un alto nivel de conocimiento pero no deja de ser útil, práctico, interesante en general...

    Un post con un nivel alto de nerdismo sería ese que hablaba de la física de los superhéroes atajando a sus novias y la probabilidad de morir que tenían. :D :D :D :D

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  • Galmor    

    GoFa dijo:

    Un post con un nivel alto de nerdismo sería ese que hablaba de la física de los superhéroes atajando a sus novias y la probabilidad de morir que tenían. :D :D :D :D

    Qué sería de nosotros sin posts como esos...

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  • Galmor dijo:

    GoFa dijo:
    Un post con un nivel alto de nerdismo sería ese que hablaba de la física de los superhéroes atajando a sus novias y la probabilidad de morir que tenían. :D :D :D :D

    Qué sería de nosotros sin posts como esos...


    Spiderman es un asesino! :D

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