Nuevo experimento Michelson-Morley limita las variaciones de la velocidad de la luz en 17 órdenes de magnitud

Por Francisco R. Villatoro, el 14 febrero, 2010. Categoría(s): Ciencia ✎ 16

S. Herrmann et al., «Rotating optical cavity experiment testing Lorentz invariance at the 10-17 level,» Phys. Rev. D 80, 105011 (2009) [8 pages] (ArXiv preprint 5 Feb 2010) nos presentan los resultados de uno de los últimos test de tipo Michelson-Morley de la constancia e isotropía de la velocidad de luz. Han comparado las frecuencias de resonancia de dos resonadores ópticos ortogonales conforme el dispositivo era rotado en una mesa giratoria. Los datos demuestran que la velocidad de la luz es constante e isótropa (no varía en función de la dirección considerada) al menos en 17 órdenes de magnitud. Est8e es el mejor test de la isotropía de la velocidad de luz hasta el momento (el mejor test previo sólo lo afirmaba hasta 16 órdenes de magnitud).

No sé el porqué, pero me gustan este tipo de test que verifican la validez de la relatividad especial (la constancia de la velocidad de la luz) hasta límites extremos.



16 Comentarios

  1. Francis, ante todo gracias por ponernos al corriente de un montón de cosas, con tus interesantes comentarios. Si me permites voy a matizar un poco tu siguiente aseveración: “No sé el porqué, pero me gustan este tipo de test que verifican la validez de la relatividad especial (la constancia de la velocidad de la luz) hasta límites extremos.”

    Se da por sentado que la velocidad intrínseca de la luz en el espacio es constante e igual a c. Pero la SR estipula (por postulado) que la velocidad de la luz relativa a cualquier observador es constante, independientemente de cualquier movimiento por su parte. Pues bien, los experimentos, y en particular el de Michelson, se obstinan en darle la razón. Analicemos pues este sorprendente hecho. En cualquier experimento interferometrico, la constancia de la velocidad de la luz se deduce de la invariancia de la fase entre los dos haces de luz. O sea, la longitud de la trayectoria de los haces de luz esta medida tomando la longitud de onda como unidad de medición. Se trata pues de analizar como el sistema de medición percibe la longitud de onda en función de su movimiento y su orientación. Cuando se hace esto, se alcanza una comprensión causal de la invariancia de la fase y por lo tanto de la constancia experimental de la velocidad de la luz, en lugar de quedarse con un mero postulado, que aparece como una barrita mágica, a partir de la cual se interpreta el resto de la realidad física.

    Los que puedan estar interesado en saber porque los experimentos interferometricos no pueden hacer otra cosa que proporcionar un resultado nulo, es decir, la invariancia de la fase, pueden leer el siguiente artículo: “First and second order electromagnetic equivalency of inertial systems, based on the wavelength and the period as speed-dependant units of length and time”, http://arxiv.org/abs/physics/0401092

    Otra cosa es que a partir de esta invariancia se deduzca que la velocidad relativa de la luz sea constante. Hay que saber diferenciar entre apariencia y realidad. Pero esto ya es otro asunto que no voy a tocar aquí. Concluiré con una metáfora. Es como si un ciego deduciese que la luz no existe porque no la percibe. Pues bien, el experimento de Michelson no percibe su propio movimiento, debido a la invariancia de la fase, que a su vez se debe a la variación (por efecto Doppler) de la longitud de onda percibida por el. No hay contracción del espacio, es tan solo una apariencia, un espejismo, provocado por la variación de la unidad de medición utilizada (la longitud de onda). Seamos un tanto realistas, el espacio no puede contraerse para complacer al cualquier observador arbitrario. Esto corresponde a la violación del mas básico principio de causalidad. Siempre que utilicemos un método cognitivo que no sepa diferenciar entre apariencia y realidad intrínseca, cojos andaremos.

    De paso, los que sufran de una curiosidad intelectual compulsiva pueden arriesgarse a leer (procurando no acalorarse) este otro artículo: “Beyond the Fundamentals of Special Relativity: Full Lorentz gamma factor”, http://arxiv.org/abs/1001.3039

    Felicitaciones a los experimentalistas por este logro en cuanto a precisión.

  2. Hola. En este artículo dices «No sé el porqué, pero me gustan este tipo de test que verifican la validez de la relatividad especial (la constancia de la velocidad de la luz) hasta límites extremos.» Yo estoy convencido de que la validez de la relatividad especial (ni la de la relatividad general)NO depende de la constancia (con el tiempo cosmológico t)de la velocidad de la luz c. SÍ creo que depende de la relación de velocidades v/c , parámetro adimensional que aparece en las fórmulas de la relatividad especial (v una velocidad cualquiera). Aplicando una propiedad fractal del espacio-tiempo tanto v como c, si varian con t, lo hacen de la misma manera de forma que su cociente es constante y adimensional. Así pues la constancia con el tiempo t de la velocidad de la luz NO se requiere para la validez de la relatividad.

    1. Hola Javier. «¿Puede permitir la naturaleza cargas mas rápidas que los campos creados por esas cargas?.»

      La respuesta es que sí. Un ejemplo: la radiación Cherenkov de un electron en un cristal, viajando a mayor velocidad que la de la luz en ese cristal, y produciendo rayos gamma

    1. Muchas gracias, Carlos, habrá que dedicarle una futura entrada a este interesante trabajo [0] que chequea la relatividad general a nivel cosmológico (basada en el fondo cósmico de microondas y similares) con una teoría cosmológica post-relativista (al estilo de los tests de la relatividad especial con teorías post-newtonianas). No lo conocía. Aquí añado los que cita [1-4]. Muy interesante.

      [0] Scott F. Daniel, Eric V. Linder, Tristan L. Smith, Robert R. Caldwell, Asantha Cooray, Alexie Leauthaud, Lucas Lombriser, «Testing General Relativity with Current Cosmological Data,» ArXiv 10 Feb 2010.

      «Deviations from general relativity, such as could be responsible for the cosmic acceleration, would influence the growth of large scale structure and the deflection of light by that structure. […] We examine current constraints on such deviations, using weak gravitational lensing data of the CFHTLS and COSMOS surveys, cosmic microwave background radiation data of WMAP5, and supernova distance data of Union2. Markov Chain Monte Carlo likelihood analysis of the parameters over various redshift ranges yields consistency with general relativity at the 95% confidence level.»

      [1] Robert Caldwell, Asantha Cooray, Alessandro Melchiorri, «Constraints on a New Post-General Relativity Cosmological Parameter,» Phys. Rev. D 76: 023507, 2007 [ArXiv 14 Mar 2007]

      «A new cosmological variable is introduced which characterizes the degree of departure from Einstein’s General Relativity (GR) with a cosmological constant. The new parameter, ϖ, is the cosmological analog of gamma, the parametrized post-Newtonian variable which measures the amount of spacetime curvature per unit mass. (…) observed cosmic microwave background (CMB) temperature anisotropies limit the overall normalization constant to be -0.4 < ϖ < 0.1 at the 95% confidence level. Existing measurements of the cross-correlations of the CMB with large-scale structure further limit ϖ > -0.2 at the 95% CL.»

      [2] Scott F. Daniel, Robert R. Caldwell, Asantha Cooray, Alessandro Melchiorri, «Large Scale Structure as a Probe of Gravitational Slip,» Phys. Rev. D 77: 103513, 2008 [ArXiv 7 Feb 2008]

      [3] Scott F. Daniel, Robert R. Caldwell, Asantha Cooray, Paolo Serra, Alessandro Melchiorri, «A Multi-Parameter Investigation of Gravitational Slip,» Phys. Rev. D 80: 023532, 2009 [ArXiv 7 Jan 2009].

      «A new post-general relativity cosmological parameter characterizing the degree of departure of the laws of gravitation from general relativity on cosmological scales, is presented. […] The new parameter, ϖ, is naively expected to be of order unity. However, a multiparameter analysis, allowing for variation of all the standard cosmological parameters, finds that ϖ = 0.09+0.74-0.59 (2σ) where ϖ=0 corresponds to a ΛCDM universe under general relativity. Future probes of the cosmic microwave background (Planck) and large-scale structure (Euclid) may improve the limits by a factor of four.»

      [4] Paolo Serra, Asantha Cooray, Scott F. Daniel, Robert Caldwell, Alessandro Melchiorri, «Lensed Cosmic Microwave Background Constraints on Post-General Relativity Parameters,» Phys. Rev. D 79: 101301, 2009 [ArXiv 7 Jan 2009]

      «Current CMB data indicate ϖ=1.67+3.07-1.87 at the 2σ confidence level. […] Future CMBpol experiment should be able to improve the constraints to ϖ< 0.30, for a fiducial ϖ=0 model."

  3. A los idòlatras del experimento de Michelson-Morley y de la constancia e isotropía de la velocidad de luz.

    El experimento que no han hecho y es el primero que tenían que haber hecho es medir
    la presión del alto vacío, ustedes no están midiendo velocidad c , en el vacío ideal, sino en altos vacíos.

    La luz se retransmite a traves de corrientes de neutrinos, otras frecuencias de luz, electrones sueltos, ect
    y cuanto mas aumenten el nivel de alto vacío, mas influyen positivamente en la generación aniquilacion de
    pares de partículas.
    El alto vacio cuantico esta burbujeando y cuanto mas alto vacio, mas burbujas surgen de la nada,
    y este fenómeno esta inexplicado y aun asi se atreven a decir que la velocidad c es constante en el vacío y
    ni siquiera saben que es el vacío ni el espacio.

    El medio por el que se propaga la luz, no es constante ni isotropo
    y que los +-errores de medida hay que publicarlos en todos los experimentos.
    Para hacer un experimento, primero hay que saber hacer un experimento.
    Este experimento esta mal interpretado.

  4. Veamos. El experimento de Michelson-Morley (si mal no recuerdo) trataba de demostrar si la luz «cabalgaba» por el supuesto éter o no. Como la tierra viaja alrededor del sol a una velocidad de aproximadamente 30 Km/seg, se podía comparar la velocidad de la luz yendo en dirección de la velocidad de la tierra con la velocidad de la luz yendo en dirección perpendicular a la de la tierra. Es conocida la ley clásica de adición de velocidades: velocidad absoluta (relativa a un supuesto éter de referencia «absoluta») = velocidad relativa (relativa a la tierra) más la de arrastre (la de la tierra). El resultado obtenido por interferometría fué NULO. La velocidad de la luz no variaba al «girarla» 90º. El nuevo y reciente experimento, mucho más preciso, asegura lo mismo con gran aproximación. Lo que ha demostrado, como el primer experimento, es que la velocidad de la luz es la misma en cualquier dirección (independientemente de la velocidad de la tierra). Esto es ISOTROPIA, que no tiene nada que ver con la constancia o posible variación del módulo de la velocidad de la luz con el tiempo. Este módulo puede estar variando en todas partes por igual, en un «mismo instante» y en todo el Universo, y cualquier comparación local daria tambien resultado nulo. Sólo es posible detectar variación comparando la velocidad de la luz en dos instantes muy separados en tiempo: ESTO ES LO QUE SE OBSERVA CON EL DESPLAZAMIENTO HACIA EL ROJO DE LA LUZ PROVINIENTE DE GALAXIAS LEJANAS: SU FRECUENCIA HA DISMINUIDO CUANDO LLEGA A NOSOTROS. Creo que es muy importante darse cuenta de que no es posible detectar variaciones de la velocidad de la luz (en módulo) localmente. El resultado será siempre nulo a menos que comparemos nuestro laboratorio hoy (ahora) con «laboratorios» que han emitido los fotones hace mucho tiempo, desde las lejanas galaxias. Esto fué, en mi opinión, lo que observó Hubble. La interpretación de sus resultados podía hacerse suponiendo una expansión del Universo (el modelo big-bang) o simplemente por una disminución de la velocidad de la luz, algo mucho menos ambicioso¡¡¡¡

  5. Javier, «Lo apasionante, es que todo (Excepto neutrinos), consta de cargas eléctricas, e interactua por cargas eléctricas………y ‘c’ es fija,,,,,»

    No creo que el campo gravitatorio, que debe de estar cuantificado también, conste de cargas eléctricas …..¿no?

    1. En los aceleradores de partículas la masa crece con la velocidad y se ajusta muy bien a lo que predice la Teoria de la Relatividad Especial. Los mesones mu de la lluvia de radiación cósmica atravesando la atmósfera tienen una vida media que, comparada con la media en el laboratorio, también se ajusta a la predicción de la TRE. El intervalo de su «vida» depende de su velocidad. Me parecen muy contundentes estos resultados experimentales apoyando esta teoría.

      1. Me podría aclarar qué garantiza que no haya mesones que alcanzan la Tierra a velocidades por ejemplo de 6c, ¿Dispone alguien de transductores para detectar velocidades superlumínicas? Gracias. Saludos cordiales.

        1. ¿transductores? Fanñ si una partícula recorre una distancia más rápido que la luz, pues es superlumínica, sino lo hace, pues no lo es. Hoy en día se pueden detectar muchas partículas en dos puntos del espacio usando la dispersión elástica (que no destruye a la partícula).

          1. Entiendo que si admite que una partícula viaja por encima de la velocidad de la luz, subyacentemente admite que la Transformación de Lorentz no puede representar ese movimiento. En consecuencia admite que el aparato matemático de la Teoría de la Relatividad es insuficiente. Y no solamente es insuficiente a velocidades superlumínicas, tampoco es preciso para calcular la posición de un móvil a velocidad c/3 como se demuestra en http://espacioytiempo.net/modulos/archivos/files/caso%20lorentz.pdf
            Gracias nuevamente.

Deja un comentario