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Jorge Quantum

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Un físico de la Universidad de Indiana (IU) ha desarrollado una prometedora nueva forma de identificar una posible anomalía en un pilar básico de la teoría de Einstein de la relatividad conocido como “invarianza de Lorentz”. De confirmarse, la anomalía descartaría el principio básico de que las leyes de la física son iguales para dos objetos que viajan a velocidad constante o rotan uno en relación al otro.

El Distinguido Profesor de la IU Alan Kostelecky y el estudiante graduado Jay Tasson tomaron la vieja idea de la simetría exacta promulgada por la teoría de 1905 de Einstein y demostraron en un artículo que se publicará en el ejemplar del 9 de enero de Physical Review Letters que puede haber unas violaciones inesperadas de la invarianza de Lorentz que pueden detectarse en experimentos especializados.

“Es sorprendente y agradable que violaciones comparativamente grandes puedan aún estar esperando su descubrimiento a pesar de un siglo de pruebas de precisión”, dijo Kostelecky. “Descubrirlas sería como encontrar un camello en pajar lugar de una aguja”.

Si los hallazgos ayudan a revelar la primera prueba de violaciones de Lorentz, demostraría que la relatividad no es exacta. El espacio-tiempo no parecería el mismo en todas las direcciones y habría violaciones de la relatividad medibles, aunque minúsculas.

Las violaciones pueden verse como direcciones preferidas en el espacio-tiempo vacío provocadas por un vacío similar a una malla de campos de fondo. Esto estaría separado de todas las partículas y fuerzas conocidas, lo cual se explica en una teoría conocida como Modelo Estándar que incluye la Teoría de la Relatividad de Einstein.

Los campos de fondo se predicen por una generalización de esta teoría conocida como Extensión del Modelo Estándar, desarrollada por Kostelecky para describir todas las hipotéticas violaciones de la relatividad.

Aunque difíciles de detectar, cada campo de fondo ofrece su propio estándar universal para determinar su un objeto se está moviendo o no, o en qué dirección se mueve. Si un campo interactúa con ciertas partículas, entonces el comportamiento de esas partículas cambia y puede revelar violaciones de la relatividad causadas por el campo. La gravedad distorsiona los campos, y esto produce comportamientos en las partículas que pueden revelar unas violaciones que de otro modo quedarían ocultas.

Las nuevas violaciones cambian las propiedades gravitatorias de los objetos dependiendo de su movimiento y composición. Los objetos en la Tierra siempre se mueven de forma distinta en distintas estaciones debido a que la Tierra gira alrededor del Sol, por lo que las manzanas podrían caer más rápido en unas estaciones que en otras. También, distintos objetos como manzanas y naranjas caerían de forma distinta.

“Ningún experimento dedicado ha buscado hasta ahora una variación estacional en el índice de caída de un objeto en la gravedad de la Tierra”, dijo Kostelecky. “Desde la éopca de Newton hace 300 años, se ha supuesto que las manzanas caen a la misma velocidad en verano que en invierno”.

Observar estas minúsculas variaciones es otro tema dado que las diferencias en la caída serían diminutas dado que la gravedad es una fuerza débil. El nuevo artículo cataloga posibles experimentos que podrían detectar los efectos. Entre ellos hay algunos que estudian las propiedades gravitatorias de la materia en la Tierra y el espacio.

La Extensión del Modelo Estándar predice que una partícula y antipartícula interactuarían de forma distinta con los campos de fondo, lo cual significa que la materia y la antimateria sentirían de forma distinta la gravedad. Por lo que una manzana y una anti-manzana caerían también a distinta velocidad.

“Las propiedades gravitatorias de la antimateria permanecen inexploradas en su mayor parte”, dijo Kostelecky. “Si una manzana y una anti-manzana se dejasen caer a la cez desde la cima de la Torre de Pisa, nadie sabe si impactarían en el suelo a la vez o en momentos distintos”.

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Anomalía en la invarianza de Lorentz podría dar un vuelco a un pilar de la Relatividad.

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