Experiência extrema no vulcão mexicano desafiou a velocidade da luz

As novas medições de um experimento próximo ao topo de um vulcão mexicano extinto impuseram um novo limite rigoroso sobre se a luz pode exceder a conhecida velocidade máxima do universo. teorias criadas que fazem um bom trabalho explicando grande parte do universo – mas essas teorias fracassam quando se trata de muitos extremos, como a forma como a matéria interage na superfície de um buraco negro ou logo após o Big Bang. Testar os limites das teorias de Albert Einstein, a fim de desenvolver uma teoria mais ampla para incorporar esses extremos, tornou-se um campo inteiro da física. Mas a cada teste, as teorias da física moderna falham. Um novo experimento talvez tenha sido o desafio mais extremo até agora. “Minha reação intestinal foi, estou impressionada”, disse Pat Giffing, um dos autores do estudo e astrofísico do Laboratório Nacional Los Alamos, ao Gizmodo. Esta nova pesquisa estende o alcance das famosas teorias de Einstein a energias impossíveis de acessar diretamente na Terra ou no espaço. Alguns físicos tentaram explicar os mistérios do universo com idéias (teoria das cordas, por exemplo) que produzem pequenos desvios das teorias bem estabelecidas. . Esses desvios aparecem apenas em casos extremos, como partículas de energia ultra alta. Os físicos procuravam esse desvio aqui, para ver se o universo viola uma característica bem estabelecida chamada invariância de Lorentz para fótons com energia suficiente. A invariância de Lorentz diz que as leis da física são as mesmas para todos os que estão estacionários (independentemente de sua orientação no espaço) ou em movimento constante (com uma fórmula matemática para converter entre os quadros estacionário e móvel). Uma conseqüência dessa simetria é um valor constante da velocidade de uma partícula de luz no vácuo, que é um pouco abaixo de 300 milhões de metros por segundo. Uma violação dessa invariância de Lorentz poderia fazer com que a luz de alta energia viajasse mais rápido ou mais lentamente que isso. velocidade máxima e essas violações podem ter impactos observáveis. Essas partículas também se deteriorariam ou se dividiriam e não alcançariam a Terra. Isso pareceria uma queda no número de fótons atingindo um experimento com energias suficientemente altas. Então, os físicos do observatório de água de alta altitude Cherenkov (HAWC), no México, procuraram a assinatura. O HAWC consiste em centenas de grandes tanques de água, sentados perto do topo do vulcão Sierra Negra, no México. Você pode aprender mais sobre o HAWC em nossa visita lá, mas basicamente partículas de alta energia interagem com a atmosfera, criando um banho de partículas que causa pequenos flashes quando interagem com a água. Os tubos fotomultiplicadores transformam esses flashes em um sinal e os cientistas podem reconstruir qual partícula causou os flashes com base em quais cubas eles produziram um sinal. Combinados com métodos melhores para calcular a energia dos fótons recebidos, os dados eram claros: não havia fora. O HAWC continuou a ver fótons de fontes astrofísicas com energias tão altas quanto 285 TeV, mais de 40 vezes mais que um feixe de partículas do Large Hadron Collider, o experimento de física de partículas mais poderoso da Terra. A presença desses raios gama descarta o deslocamento mais rápido que a luz para esses fótons de maior energia. E, de acordo com o físico Humberto Martínez-Huerta da Universidade de São Paulo, por meio de trabalhos matemáticos, isso também aumenta a escala de energia mínima possível na qual uma teoria que viola a invariância de Lorentz pode existir em cem vezes. as partículas ainda viajam na velocidade da luz, o que sabemos porque um experimento na Terra pode medi-las. Essa observação restringe que tipos de extensões os físicos podem aderir às suas teorias atuais ao tentar resolver seus problemas pendentes, de acordo com o artigo publicado na Physical Review Letters. Mas a observação não restringe todo tipo de extensão às teorias de Einstein, Martínez -Huerta explicou. Talvez violações à invariância de Lorentz possam aparecer em outras partículas, ou talvez façam com que alguns fótons viajem mais lentamente que a velocidade da luz. Um físico não envolvido no estudo, Ralf Lehnert, da Universidade de Indiana, disse ao Gizmodo que o trabalho foi sólido. Ele reiterou que esta é apenas uma maneira de medir as violações da invariância de Lorentz. Mas, segundo ele, este estudo se soma a dezenas e dezenas de outros testes que buscam evidências de tais violações, nenhuma das quais foram encontradas. Os cientistas planejam estender a pesquisa, pois os cientistas da HAWC adicionam mais cubas de água e aumentam a sensibilidade do experimento. Mas, mais uma vez, a teoria da relatividade de Einstein se recusa a ceder, mesmo nos casos mais extremos.