Físicos testaram a velocidade da luz na mais alta energia possível até agora

Por , em 7.04.2020

As leis da física funcionam independentemente do lugar onde está o observador ou da velocidade com que se move. É o que confirmaram novas medições feitas para a velocidade da luz nas mais altas energias exploradas até agora. O High-Altitude Water Cherenkov Observatory (HAWC), localizado no México, detectou raios gama vindos de fontes galácticas distantes, que foram usados para o teste.

Essas observações mostram a força da invariância de Lorentz. Este princípio da Teoria da Relatividade prevê que as leis da física, inclusive a velocidade de luz, são constantes em todas as partes do universo.

O Astrofísico do Laboratório Nacional de Los Alamos, Pat Harding, explica que a maioria dos modelos de gravidade quântica dizem que haverá alteração no comportamento da relatividade em altas energias.   

Se a invariância de Lorentz não funcionasse em altas energias, o comportamento desses fenômenos não corresponderiam à relatividade. Assim, a luz poderia percorrer velocidades diferentes.

Raios gama

Os raios gama são o tipo de luz no espectro eletromagnético com o menor comprimento de onda e mais alta energia. Eles são emitidos por fenômenos espaciais extremos. Se a invariância de Lorentz fosse violada, os raios gama poderiam viajar mais rápido ou mais devagar do que a velocidade da luz.

Se a velocidade dos raios gama aumentasse, os fótons decairiam em partículas de energia mais baixa e não chegariam à Terra. Essas partículas não seriam mais raio gama.

O HAWC foi projetado para detectar luz com energia entre 100 GeV e 100 TeV, que tem entre 100 bilhões e 100 trilhões de vezes a energia da luz visível.

O observatório é composto por detectores instalados em tanques preenchidos com água. Quando o raio gama atinge as moléculas da atmosfera da Terra, perde energia por causa dessa interação. Isso cria uma chuva de partículas que se movem na velocidade da luz.

Essas partículas são captadas pelos detectores nos tanques, quando atingem a água. Recentemente o HAWC detectou raios gama com energia superior a 100 TeV. Isso significa que os fótons não estavam se movendo em velocidade superior a da luz no vácuo.

Nenhum deles mostrou indícios de decaimento de fótons, associado à violação da invariância de Lorentz. Com isso, a invariância de Lorentz se mantém nas mais altas energias dentro dos nossos limites de detecção. O que não significa que ela não possa ser quebrada com energias ainda mais elevadas.

Com os avanços previstos para a coleta de dados e com mais informações disponíveis, esses estudos continuam. [Science Alert, Los Alamos National Laboratory]

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2 comentários

  • JoseLuis Pereira Rebelo Fernandes:

    Segundo percebi a velocidade da luz é sempre medida na Terra e assim nada prova em relação ao noticiado que dá a entender que a velocidade da luz é igual em todos os referenciais, princípio da relatividade.

    • Cesar Grossmann:

      Eles não mediram a velocidade da luz. Fizeram uma hipótese, “se a velocidade da luz é diferente do que a gente mediu, então tal e tal coisa acontece diferente”. Um exemplo simples, se a velocidade dos fótons vermelhos fosse mais rápida que os fótons violeta, então quando uma lâmpada piscasse, ela piscaria em luz branca, mas um observador veria ela primeiro com a cor avermelhada, por que os fótons desta cor chegariam antes. Depois ela ficaria mudando de cor até que ficasse violeta, os fótons que seriam mais lentos segundo esta hipótese. Mas não é assim, os fótons chegam todos ao mesmo tempo.

      O teste todo se baseia na ideia que, mesmo que não pudéssemos medir “diretamente” a velocidade da luz, ainda assim poderíamos perceber os efeitos da luz com velocidade no vácuo diferente de “c”. Quantificando esta diferença, poderíamos até mesmo calcular a velocidade da luz que não pudemos medir “diretamente”.

      Então o referencial “Terra” não entra nestas contas, nem faz parte do experimento.

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