Popular Posts

miércoles, 1 de marzo de 2017

Han detectado una fuerza similar a la fricción en el vacío

* * * *
Uno de los principios más fundamentales de la física moderna es que en el vacío (un lugar totalmente desprovisto de materia) no puede existir fricción, ya que el espacio vacío no puede ejercer una fuerza sobre los objetos que viajan a través de él. Pero a pesar de esa sabiduría convencional, los físicos del Reino Unido han descubierto que un átomo en descomposición viajando a través del vacío experimentaría una fuerza similar a la fricción, y según parece, esto refuerza la teoría de Einstein de la relatividad general.

Vacío cuántico. ktsdesign / Shutterstock.com
Según los físicos, el vacío perfecto no puede ejercer ninguna fuerza sobre un átomo, pero puede interactuar con él.

Según la mecánica cuántica, un espacio vacío, teóricamente perfecto, estaría oscilando en su propia y extraña energía, donde las partículas y antipartículas entran y salen de la existencia. De esta descripción se deriva el principio de incertidumbre de Heisenberg. Estos cambios cuánticos producen campos eléctricos fluctuantes aleatoriamente, y los cálculos del equipo de Glasgow describen cómo podrían interactuar con un átomo que viaja a través de un vacío, haciéndolo absorber energía y entrar en un estado excitado..

A medida que el átomo excitado disminuye a un estado de energía inferior, dado que emite un fotón (o partícula de luz) en una dirección aleatoria. Cuando el equipo calculó lo que ocurre cuando se emite un fotón mientras el átomo se mueve en la dirección opuesta al fotón, detectan una fuerza similar a la fricción que parece producir una pérdida de velocidad.

Pero si esto fuera así, violaría el principio de relatividad, porque implicaría que los "observadores" de dicha conducta verían al átomo moviéndose a diferentes velocidades dependiendo de dónde estuvieran en relación con el átomo.

Sonnleitner dijo a Tim Wogan en Physics World que el equipo pasó "semanas preguntándose por su cordura" antes de averiguar la respuesta, y al final todo se redujo a E = mc^2.

Se dieron cuenta de que a medida que el átomo en movimiento decae a un estado de energía inferior emitiendo un fotón en una dirección aleatoria, esto hace que pierda una pequeña cantidad de energía, lo que corresponde a una pequeña cantidad de masa. Esta pequeña cantidad de masa se conoce como defecto de masa, y es una cantidad tan pequeña que nunca se ha medido en este contexto antes.

"Esta es la ‘masa’ de la famosa ecuación de Einstein E = mc^2, que describe la cantidad de energía necesaria para romper el núcleo de un átomo en sus protones y neutrones. Esta energía, llamada "energía de unión interna", se tiene en cuenta regularmente en la física nuclear, pero se considera típicamente insignificante en el contexto de la óptica del átomo (el campo aquí tratado), debido a unas energías tan bajas."

Cuando los investigadores conectaron este valor de ‘defecto de masa’ en sus cálculos, utilizando E = mc^2 para resolverlo, encontraron que al perder una pequeña porción de masa a medida que se descompone, el átomo realmente pierde momentum, pero no velocidad.

Si miramos la relación entre la fricción, la velocidad y el momento, en realidad los científicos detectaron una pérdida de momentum debido al pequeño cambio en su masa, pero su velocidad permanecía constante.

Así que en lugar de violar la relatividad al indicar la fricción en el vacío, el fenómeno resulta en algo que los principios de la relatividad predicen realmente: la disminución de masa hace que el átomo pierda una cantidad diminuta de momentum, tal como se predice por la conservación de la energía y el momentum en la Relatividad especial.

Tal vez esto alguien lo use para ayudar a explicar otro estudio que ya sugirió la fricción en un vacío perfecto, en un estudio de 2011, donde los físicos ya propusieron que un vacío podría tener fricción si hubiesen más partículas "virtuales" empujando contra un objeto girando y moviéndose en la misma dirección.

En fin, la explicación parece la cuadratura del círculo, pero cosas más extrañas se ve que suceden en el vacío.


######################
Traducido y editado por Pedro Donaire
Ref. Science Alert.com, 27 feb. 2017, por Bec Crew
Ref. Phys.org, 20 feb.2017, por Lisa Zyga
Publicación: Physical Review Letters.

No hay comentarios:

Publicar un comentario

Deshabilitado los comentarios. Contacto y comentarios en las redes sociales.

Nota: solo los miembros de este blog pueden publicar comentarios.