LOS VIAJEROS DEL ESPACIO PODRÍAN DERRETIRSE CUANDO SE ACELERARAN A TRAVÉS DE UN ESPACIO PROFUNDO?
COULD SPACE TRAVELERS MELT AS THEY ACCELERATE THROUGH DEEP SPACE?
El concepto del artista Mark Rademaker para el IXS Enterprise, una nave espacial interestelar teórica. Crédito de la imagen: Mark Rademaker / flickr.com
Original de Matt Williams artículo actualizado Abril 17 2017
Hace cuarenta años, el físico canadiense Bill Unruh hizo una predicción sorprendente con respecto a la teoría cuántica de campo. Conocido como el efecto de Unruh, su teoría predijo que un observador acelerador sería bañado en la radiación del cuerpo negro, mientras que un observador inercial no estaría expuesto a ninguno. ¿Qué mejor manera de conmemorar el 40 aniversario de esta teoría que considerar cómo podría afectar a los seres humanos que intentan viajes espaciales relativistas?
Tal fue la intención detrás de un nuevo estudio realizado por un equipo de investigadores de Sao Paulo, Brasil. En esencia, consideran cómo el efecto Unruh podría ser confirmado usando un experimento simple que se basa en la tecnología existente. No sólo este experimento probaría de una vez por todas si el efecto Unruh es real, también podría ayudarnos a planear el día en que el viaje interestelar se convierta en una realidad.
Para decirlo en términos sencillos, la Teoría de la Relatividad de Einstein afirma que el tiempo y el espacio dependen del marco de referencia inercial del observador. En consonancia con esto es la teoría de que si un observador está viajando a una velocidad constante a través del espacio vacío, se dará cuenta de que la temperatura de dicho vacío es cero absoluto. Pero si comenzaran a acelerarse, la temperatura del espacio vacío se volvería más caliente.
De acuerdo con la teoría del efecto Unruh, las partículas aceleradoras están sujetas a una mayor radiación. Crédito de la imagen: NASA/Sonoma State University/Aurore Simonnet
Fue así como William Unruh – un teórico de la Universidad de Columbia Británica (UBC), Vancouver – afirmó en 1976. De acuerdo con su teoría, un observador que se acelerara a través del espacio estaría sujeto a un "baño termal", – es decir, fotones y otras partículas – que se intensificarían cuanto más aceleraran. Desafortunadamente, nadie ha sido capaz de medir este efecto, ya que no existe ninguna nave espacial que pueda lograr este tipo de velocidades necesarias.
Por el bien de su estudio – que fue publicado recientemente en la revista Physical Review Letters bajo el título "Observación virtual del efecto Unruh" – el equipo de investigación propuso un experimento simple para probar el efecto Unruh. Dirigidos por Gabriel Cozzella del Instituto de Física Teórica (IFT) de la Universidad Estatal de Sao Paulo, afirman que este experimento resolvería el problema midiendo un fenómeno electromagnético ya comprendido.
Esencialmente, sostienen que sería posible detectar el efecto de Unruh midiendo lo que se conoce como radiación de Larmor. Esto se refiere a la energía electromagnética que se irradia lejos de partículas cargadas (como electrones, protones o iones) cuando aceleran. Como indican en su estudio:
"Una estrategia más prometedora consiste en buscar huellas dactilares del efecto Unruh en la radiación emitida por cargas aceleradas. Cargas aceleradas deben reaccionar de nuevo debido a la emisión de radiación, temblando en consecuencia. Tal temblor sería interpretado naturalmente por los observadores de Rindler como consecuencia de la interacción de la carga con los fotones del baño termal de Unruh.”
Diagrama del experimento para probar el efecto Unruh, donde los electrones son inyectados en un campo magnético y sometidos a tiradas laterales y verticales. Crédito de la imagen: Credit: Cozzella, Gabriel (et al.)
Como describen en su documento, esto consistiría en monitorear la luz emitida por electrones dentro de dos marcos de referencia separados. En el primero, conocido como el "marco acelerador", los electrones son disparados lateralmente a través de un campo magnético, lo que causaría que los electrones se muevan en un patrón circular. En el segundo, el "marco de laboratorio", un campo vertical se aplica para acelerar los electrones hacia arriba, haciendo que sigan una trayectoria parecida a un sacacorchos.
En el marco acelerado, Cozzella y sus colegas se asume que los electrones se encontrarían con la "niebla de las fotones", donde ellos los irradian y emiten al mismo tiempo. En el marco del laboratorio, los electrones se calentarían una vez que se aplicara la aceleración vertical, haciendo que mostraran un exceso de fotones de longitud de onda larga. Sin embargo, esto sería dependiente de la "niebla" existente en el marco acelerado al empezar.
En resumen, este experimento ofrece una prueba simple que podría determinar si existe o no el efecto Unruh, que es algo que ha estado en disputa desde que se propuso. Una de las bellezas del experimento propuesto es que podría ser conducido usando aceleradores de partículas y electroimanes elementos que están disponibles actualmente.
En el otro lado del debate está en aquellos que afirman que el efecto Unruh es debido a un error matemático hecho por Unruh y sus colegas. Para estos individuos, este experimento es útil porque debilitaría efectivamente esta teoría. Independientemente, Cozzella y su equipo confían en que su experimento propuesto dará resultados positivos.
Project Starshot, una iniciativa patrocinada por la Breakthrough Foundation, pretende ser el primer viaje interestelar de la humanidad.Crédito de la imagen: breakthroughinitiatives.org
"Hemos propuesto un experimento simple donde la presencia del baño termal Unruh está codificada en la radiación Larmor emitida por una carga acelerada", afirman. "Luego, realizamos un sencillo cálculo de electrodinámica clásica (comprobado por una teoría de campo cuántico) para confirmarlo por nosotros mismos. A menos que uno desafíe la electrodinámica clásica, nuestros resultados deben ser virtualmente considerados como una observación del efecto de Unruh. "
Si los experimentos resultaran ser exitosos y se demuestre que existe el efecto Unruh, ciertamente tendría consecuencias para futuras misiones en el espacio profundo que dependen de sistemas avanzados de propulsión. Entre Project Starshot y cualquier misión propuesta que involucre enviar un equipo a otro sistema de estrellas, los efectos agregados de una "niebla de fotones" y un "baño termal" tendrán que ser tomados en cuenta.
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La fórmula de Larmor se usa para calcular la potencia total radiada por una carga eléctrica puntual no relativista cuando esta es acelerada o desacelerada. Esta expresión es útil en la electrodinámica y no debe ser confundida con la precesión de Larmor de la resonancia magnética nuclear clásica. La fórmula fue obtenida por primera vez por J. J. Larmor en 1897, en el contexto de la teoría ondulatoria de la luz.
Cuando cualquier partícula cargada (como un electrón, un protón o un ion) se acelera, irradia energía en forma de una onda electromagnética.
He utilizado Google traductor en la mayor parte, por petición del público... ahora no pueden echarme las culpas!
COULD SPACE TRAVELERS MELT AS THEY ACCELERATE THROUGH DEEP SPACE?
El concepto del artista Mark Rademaker para el IXS Enterprise, una nave espacial interestelar teórica. Crédito de la imagen: Mark Rademaker / flickr.com
Original de Matt Williams artículo actualizado Abril 17 2017
Hace cuarenta años, el físico canadiense Bill Unruh hizo una predicción sorprendente con respecto a la teoría cuántica de campo. Conocido como el efecto de Unruh, su teoría predijo que un observador acelerador sería bañado en la radiación del cuerpo negro, mientras que un observador inercial no estaría expuesto a ninguno. ¿Qué mejor manera de conmemorar el 40 aniversario de esta teoría que considerar cómo podría afectar a los seres humanos que intentan viajes espaciales relativistas?
Tal fue la intención detrás de un nuevo estudio realizado por un equipo de investigadores de Sao Paulo, Brasil. En esencia, consideran cómo el efecto Unruh podría ser confirmado usando un experimento simple que se basa en la tecnología existente. No sólo este experimento probaría de una vez por todas si el efecto Unruh es real, también podría ayudarnos a planear el día en que el viaje interestelar se convierta en una realidad.
Para decirlo en términos sencillos, la Teoría de la Relatividad de Einstein afirma que el tiempo y el espacio dependen del marco de referencia inercial del observador. En consonancia con esto es la teoría de que si un observador está viajando a una velocidad constante a través del espacio vacío, se dará cuenta de que la temperatura de dicho vacío es cero absoluto. Pero si comenzaran a acelerarse, la temperatura del espacio vacío se volvería más caliente.
De acuerdo con la teoría del efecto Unruh, las partículas aceleradoras están sujetas a una mayor radiación. Crédito de la imagen: NASA/Sonoma State University/Aurore Simonnet
Fue así como William Unruh – un teórico de la Universidad de Columbia Británica (UBC), Vancouver – afirmó en 1976. De acuerdo con su teoría, un observador que se acelerara a través del espacio estaría sujeto a un "baño termal", – es decir, fotones y otras partículas – que se intensificarían cuanto más aceleraran. Desafortunadamente, nadie ha sido capaz de medir este efecto, ya que no existe ninguna nave espacial que pueda lograr este tipo de velocidades necesarias.
Por el bien de su estudio – que fue publicado recientemente en la revista Physical Review Letters bajo el título "Observación virtual del efecto Unruh" – el equipo de investigación propuso un experimento simple para probar el efecto Unruh. Dirigidos por Gabriel Cozzella del Instituto de Física Teórica (IFT) de la Universidad Estatal de Sao Paulo, afirman que este experimento resolvería el problema midiendo un fenómeno electromagnético ya comprendido.
Esencialmente, sostienen que sería posible detectar el efecto de Unruh midiendo lo que se conoce como radiación de Larmor. Esto se refiere a la energía electromagnética que se irradia lejos de partículas cargadas (como electrones, protones o iones) cuando aceleran. Como indican en su estudio:
"Una estrategia más prometedora consiste en buscar huellas dactilares del efecto Unruh en la radiación emitida por cargas aceleradas. Cargas aceleradas deben reaccionar de nuevo debido a la emisión de radiación, temblando en consecuencia. Tal temblor sería interpretado naturalmente por los observadores de Rindler como consecuencia de la interacción de la carga con los fotones del baño termal de Unruh.”
Diagrama del experimento para probar el efecto Unruh, donde los electrones son inyectados en un campo magnético y sometidos a tiradas laterales y verticales. Crédito de la imagen: Credit: Cozzella, Gabriel (et al.)
Como describen en su documento, esto consistiría en monitorear la luz emitida por electrones dentro de dos marcos de referencia separados. En el primero, conocido como el "marco acelerador", los electrones son disparados lateralmente a través de un campo magnético, lo que causaría que los electrones se muevan en un patrón circular. En el segundo, el "marco de laboratorio", un campo vertical se aplica para acelerar los electrones hacia arriba, haciendo que sigan una trayectoria parecida a un sacacorchos.
En el marco acelerado, Cozzella y sus colegas se asume que los electrones se encontrarían con la "niebla de las fotones", donde ellos los irradian y emiten al mismo tiempo. En el marco del laboratorio, los electrones se calentarían una vez que se aplicara la aceleración vertical, haciendo que mostraran un exceso de fotones de longitud de onda larga. Sin embargo, esto sería dependiente de la "niebla" existente en el marco acelerado al empezar.
En resumen, este experimento ofrece una prueba simple que podría determinar si existe o no el efecto Unruh, que es algo que ha estado en disputa desde que se propuso. Una de las bellezas del experimento propuesto es que podría ser conducido usando aceleradores de partículas y electroimanes elementos que están disponibles actualmente.
En el otro lado del debate está en aquellos que afirman que el efecto Unruh es debido a un error matemático hecho por Unruh y sus colegas. Para estos individuos, este experimento es útil porque debilitaría efectivamente esta teoría. Independientemente, Cozzella y su equipo confían en que su experimento propuesto dará resultados positivos.
Project Starshot, una iniciativa patrocinada por la Breakthrough Foundation, pretende ser el primer viaje interestelar de la humanidad.Crédito de la imagen: breakthroughinitiatives.org
"Hemos propuesto un experimento simple donde la presencia del baño termal Unruh está codificada en la radiación Larmor emitida por una carga acelerada", afirman. "Luego, realizamos un sencillo cálculo de electrodinámica clásica (comprobado por una teoría de campo cuántico) para confirmarlo por nosotros mismos. A menos que uno desafíe la electrodinámica clásica, nuestros resultados deben ser virtualmente considerados como una observación del efecto de Unruh. "
Si los experimentos resultaran ser exitosos y se demuestre que existe el efecto Unruh, ciertamente tendría consecuencias para futuras misiones en el espacio profundo que dependen de sistemas avanzados de propulsión. Entre Project Starshot y cualquier misión propuesta que involucre enviar un equipo a otro sistema de estrellas, los efectos agregados de una "niebla de fotones" y un "baño termal" tendrán que ser tomados en cuenta.
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La fórmula de Larmor se usa para calcular la potencia total radiada por una carga eléctrica puntual no relativista cuando esta es acelerada o desacelerada. Esta expresión es útil en la electrodinámica y no debe ser confundida con la precesión de Larmor de la resonancia magnética nuclear clásica. La fórmula fue obtenida por primera vez por J. J. Larmor en 1897, en el contexto de la teoría ondulatoria de la luz.
Cuando cualquier partícula cargada (como un electrón, un protón o un ion) se acelera, irradia energía en forma de una onda electromagnética.
He utilizado Google traductor en la mayor parte, por petición del público... ahora no pueden echarme las culpas!