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jul 15 2014

Velocidade da luz pode ser menor do que se calculava

Imagem do que restou da explosão da supernova SN 1987A – os neutrinos chegaram à Terra quase cinco horas antes dos fótons. [Imagem: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Angelich].
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Luz atrasada

O físico James Franson, da Universidade de Maryland, nos Estados Unidos, está causando um rebuliço na comunidade física mundial ao apresentar cálculos que indicam que a velocidade da luz pode ser menor do que se calculava.

Segundo a Teoria da Relatividade Geral, a velocidade da luz no vácuo – o “c” na famosa equação de Einstein – é uma constante equivalente a 299.792.458 metros por segundo.

É o chamado “limite de velocidade universal“, já que nada pode viajar mais rápido do que isso – nem mesmo neutrinos.

Franson analisou justamente a diferença de velocidade entre neutrinos e fótons detectados na famosa supernova SN 1987A – detectada em 1987, esta foi a primeira supernova a ser observada a olho nu em 383 anos.

Ocorreu que os instrumentos indicaram que os neutrinos emitidos pela explosão cósmica chegaram à Terra 4,7 horas antes que os fótons, algo totalmente inesperado e em desacordo com as leis da física.

A saída mais fácil foi concluir que os neutrinos vieram da SN 1987A, mas os fótons devem ter vindo de algum outro lugar.

O impacto da gravidade no decaimento do fóton é explicado pela absorção de um gráviton (uma “partícula” da gravidade quantizada) pelo elétron virtual, mudando seu momento de p para p’. [Imagem: James Franson].
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Polarização do vácuo

Franson argumenta que essa saída pouco elegante é desnecessária porque os fótons podem ter tido sua velocidade reduzida no caminho devido a um fenômeno conhecido como polarização do vácuo, um processo no qual um fóton se divide em um elétron e um pósitron, a versão de antimatéria do elétron.

A polarização do vácuo é um fenômeno bem conhecido pela teoria quântica dos campos, que sabe também que essa separação do fóton em elétron e pósitron dura muito pouco, com os dois recombinando-se novamente em um fóton, que prossegue sua viagem.

Franson argumenta que isso deve criar um diferencial gravitacional entre o par de partículas durante os momentos de separação do fóton. Se for verdade, há um pequeno impacto de energia quando os dois se recombinam – pequeno, mas o suficiente para retardar ligeiramente o fóton.

Como a supernova SN 1987A está a 168.000 anos-luz da Terra, esse processo deve ter-se repetido incontáveis vezes, e o somatório dos pequenos retardos gerados em cada decaimento-recombinação pode explicar as 4,7 horas que os fótons demoraram a mais para chegar em relação aos neutrinos, que não sofrem o mesmo processo.

Assim, conclui Franson, não é que os fótons da explosão da supernova tenham chegado atrasados: a velocidade da luz é que é menor do que se calculava.

Isso implica em muitas coisas radicais do ponto de vista da física atual. Por exemplo, que os neutrinos seriam mais rápidos do que a luz, o que deve estar deixando os físicos do laboratório Gran Sasso alvoroçados.

Recalcula tudo

Esse gráfico, conhecido como Propagador de Feynman, mostra a probabilidade de um fóton ser aniquilado em um ponto e emitido em outro ponto adiante – o tempo envolvido é de 1 nanossegundo. [Imagem: James Franson].
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Se Franson estiver correto, praticamente todas as medições feitas e usadas pela cosmologia para embasar suas teorias estarão erradas. E muitas explicações criadas com base nesses dados e nessas medições também terão que ser repensadas.

Contudo, ainda que a teoria de Franson tenha sido aceita e publicada por uma renomada revista de física, é bom dar algum tempo até que toda a comunidade possa avaliar a ideia.

Ou, quem sabe, esperar por outro fenômeno cósmico que, ocorrendo a uma distância diferente, permita aferir os cálculos de Franson.

Não é a primeira vez que a velocidade da luz é questionada. No início do ano passado, duas equipes argumentaram que as partículas efêmeras que surgem do vácuo quântico podem induzir flutuações na velocidade da luz:

Bibliografia:
Apparent correction to the speed of light in a gravitational potential
James D. Franson
New Journal of Physics
Vol.: 16 065008
DOI: 10.1088/1367-2630/16/6/065008
 
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