¿Es posible viajar más rápido que la velocidad de la luz?

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David Lorenzo Cardiel

@davidlorcardiel

Cuando miramos al cielo observamos un océano de reflejos. Cada tintineante puntito es la luz emitida o reflejada de un planeta, estrella, cúmulo, galaxia u otra clase de objeto astronómico. Desde que James C. Maxwell describió en 1865 los fenómenos electromagnéticos con sus famosas ecuaciones sabemos que la luz, además de como una partícula, el fotón, puede considerarse una onda electromagnética con los campos eléctrico y magnético perpendiculares a la dirección en la que se propaga. Maxwell propuso que la velocidad a la que la luz debía de desplazarse era aquella que habían propuesto unos años antes los físicos alemanes Wilhelm Weber y Rudolf Kohlrausch tras su experimento para medir el cociente de la fuerza con la que se atraen dos cuerpos y con la que lo hacen dos corrientes, según las respectivas leyes de Coulomb y Ampère, cuando aún se creía en la existencia del éter luminífero. A esa constante se la llamó c. 

Tiempo después, Albert Einstein, en su teoría de la Relatividad, determinó que la velocidad de la luz no podía ser arbitraria ni variable en un mismo medio, sino que debería ser una constante. De sus ecuaciones también se deduce un problema: una partícula con masa necesitaría o bien elevar su masa al infinito para alcanzar el valor de c en el vacío o, por el contrario, disparar su energía, que requeriría ser igualmente infinita. Es decir, salvo los fotones, que no tienen masa, ningún cuerpo con masa puede superar la velocidad de la luz en el vacío. Nada parece recorrer el vacío más rápido que la luz, al menos, desde nuestra perspectiva tridimensional. ¿O puede hackearse este planteamiento?

Puentes y partículas exóticas

Una posible manera de sortear la limitación de velocidad en el vacío proviene de una de las posibles soluciones de las ecuaciones de campo de Einstein. Un tipo de Puentes de Einstein-Rosen, o más coloquialmente conocidos como «agujeros de gusano» atravesables de Lorentz, nos permitirían acortar recorrido y tiempo de una manera algo diferente a como nos dicen nuestra experiencia e intuición. Esta peculiar «pasarela» permitiría unir dos puntos de la geometría espacio-temporal empleando dimensiones extraordinarias respecto a nuestra métrica. Para no complicar más la cuestión, si quisiéramos viajar desde la Tierra hasta el sistema estelar más próximo a nosotros, Alfa Centauri, que se encuentra a poco más de 4 años-luz de distancia de nosotros, la luz, a velocidad c, tarda unos cuatro años en llegar hasta allí. Con un agujero de gusano podríamos hacer esta travesía en un tiempo infinitamente menor respecto a nuestra perspectiva inercial. No obstante, a pesar de que fueron postulados por los físicos Kip S. Thorne y Mike Morris, todavía no se han hallado en la naturaleza ni mucho menos se han podido generar artificialmente.

Con un agujero de gusano podríamos hacer esta travesía en un tiempo infinitamente menor respecto a nuestra perspectiva inercial

De algunas partículas con masa sí se sospecha que podrían superar la constante c en su recorrido espacial. En 2011, el físico Antonio Ereditato y su equipo del proyecto OPERA, del laboratorio italiano LNGS, anunció que un haz de neutrinos muónicos (de masa muy pequeña) había alcanzado una velocidad superior en un 0,002% a la de la luz. Tras revisar los datos obtenidos en los detectores, el propio equipo llegó a la conclusión de que se había producido un error en la medición. Revisiones posteriores realizadas por equipos independientes llegaron a la misma conclusión: la velocidad real que alcanzó el haz de neutrinos rondó la de la luz, pero nunca la superó.

A pesar del fracaso, el experimento del equipo del proyecto OPERA persigue responder a una pregunta clave: ¿pueden existir partículas que, con masa, puedan alcanzar una velocidad mayor que la de la luz? Conocemos que la velocidad de un fotón varía al atravesar distintos medios. Por ejemplo, mientras que en el vacío es de 299.792.458 m/s, en el agua destilada a 20 ºC es de unos 225 millones de metros por segundo, una cifra muy inferior y que es responsable de fenómenos ópticos como la refracción en la naturaleza de onda de la luz. Pero también existen casos en los que una partícula, al atravesar un determinado medio, alcanza una velocidad superior a c respecto de la luz en el vacío. Una partícula con carga polariza las del medio que atraviesa. Una vez que esta ha pasado de largo, los electrones de los átomos polarizados regresan a su estado inicial, en este proceso, emiten luz en la longitud de onda del color azul en un ángulo y dirección que dependen de la velocidad de la partícula que atraviesa el medio y de la velocidad de la luz en ese mismo éter. Es la radiación de Cherenkov, que puede observarse en las piscinas de combustible nuclear gastado de las centrales nucleares. Este efecto es el que se usa en la búsqueda de taquiones, es decir, partículas capaces de moverse más rápido que la luz en el vacío, sean neutrinos o algún otro cuerpo aún no descubierto.

Surfear el espacio: la métrica de Alcubierre y los motores «warp»

Una de las perspectivas más ingeniosas la proporcionó el investigador mexicano Miguel Alcubierre como solución a las ecuaciones de campo de Einstein, es decir, sin necesidad de establecer una nueva física.

La métrica de Alcubierre, publicada en 1994, propone generar una burbuja que deforme el espacio-tiempo alrededor de un cuerpo con masa de una manera muy peculiar: delante quedaría contraído y por detrás se expandiría. De esta manera, el objeto surfearía el espacio-tiempo: sería impulsado por él y no moviéndose a través de él. Tuvimos que esperar hasta 2021 cuando durante un experimento con el efecto Casimir liderado por el equipo del ingeniero mecánico Harold G. White observó una burbuja con las propiedades descritas por Alcubierre. Desde entonces, la imaginación y la ciencia, de nuevo, se han reconciliado. Se han diseñado motores «warp» o de curvatura que, de llegar a poder fabricarlos, podrían replicar las predicciones del físico mexicano. Quién sabe si el sueño trekkie está más cerca de hacerse realidad de lo que podamos siquiera soñar.