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A velocidade da luz pode não ser constante

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A velocidade da luz é constante, isso segundo os livros. Mas alguns cientistas estão explorando a possibilidade de que o limite da velocidade cósmica sofra alterações como consequência da natureza do vácuo do espaço.

A definição da velocidade da luz tem algumas implicações mais amplas para áreas como a cosmologia e a astronomia, que assumem uma velocidade estável ao longo do tempo. Por exemplo, a velocidade da luz, trata da constante que define a intensidade da força eletromagnética. E a velocidade da luz variável poderia mudar as forças de ligações moleculares e da densidade da matéria nuclear em si.

A velocidade não constante da luz poderia significar que as estimativas do tamanho do universo podem ser desativadas - infelizmente, isso não significa, necessariamente, que se possa viajar mais rápido que a luz, porque os efeitos das teorias físicas, tais como a relatividade, são uma consequência dessa velocidade.

Dois artigos, publicados no Jornal Europeu de Física em março, tentar derivar a velocidade da luz a partir das propriedades quânticas do próprio espaço. Ambos propõe mecanismos um pouco diferentes, mas a idéia é que a velocidade da luz poderia mudar enquanto as partículas elementares interagem com a radiação.


Vácuo cósmico e velocidade da luz
O autor Marcel Urbano, da Université du Paris-Sud, olha para o vazio cósmico, que é muitas vezes assumido como espaço vazio. As leis da física quântica, que governam as partículas subatômicas e todas as coisas pequenas, dizem que o vácuo do espaço é realmente cheio de partículas fundamentais, como quarks, as chamadas partículas "virtuais". Estas partículas de matéria, que são sempre emparelhadas com o seu homólogo, a antipartícula, colidem quase imediatamente. Quando matéria e antimatéria se tocam, elas se aniquilam mutuamente.

Fótons de luz são captados e reemitidos por essas partículas virtuais. Urbano e seus colegas propõem que as energias destas partículas - especificamente a quantidade de carga que carregam - afetam a velocidade da luz. A quantidade de energia de uma partícula pode fazer a velocidade variar muito.

Como tal, a quantidade de tempo que a luz leva para atravessar uma dada distância deve variar com a raiz quadrada dessa distância, embora o efeito seja muito pequeno - da ordem de 0,05 femtosegundos para cada metro quadrado de vácuo. Um femtosegundo é um milionésimo de um bilionésimo de segundo.

Para encontrar esta pequena oscilação, os pesquisadores medem o quão dispersa a luz é em longas distâncias. Alguns fenômenos astronômicos, como explosões de raios gama, produzem pulsos de radiação suficientes para que as flutuações possam ser detectadas.


Espécies de partículas e velocidade da luz
O segundo artigo propõe um mecanismo diferente, mas chega à mesma conclusão que as mudanças da velocidade da luz. Nesse caso, Gerd Leuchs e Luis Sánchez-Soto, do Instituto Max Planck de Física da Luz, em Erlangen, na Alemanha, dizem que o número de espécies de partículas elementares que existem no universo pode ser o que faz com que a velocidade da luz seja como ela é.

Leuchs e Sanchez-Soto dizem que não deve ser, por seus cálculos, na ordem de 100 "espécies" de partículas que possuem cargas. A lei atual que rege a física de partículas, no Modelo Padrão, identifica nove: o elétron, múon, tauon, os seis tipos de quarks, fótons e W-Higgs.

As cargas de todas estas partículas são importantes para o modelo porque todos eles têm cargas. A quantidade chamada de impedância depende da soma dessas acusações. A impedância, por sua vez depende da permissividade do vácuo, ou o quanto ele resiste a campos elétricos, bem como a sua permeabilidade, ou quão bem ele suporta campos magnéticos. As ondas de luz são feitos de uma onda, tanto elétrica quanto magnética, alterando assim as quantidades de permissividade e a velocidade medida de luz.

"Nós calculamos a permissividade e a permeabilidade do vácuo causado por essas efêmeras partículas virtuais elementares instáveis", escreveram Soto-Sanchez em um e-mail para LiveScience. "Acontece, no entanto, que a partir de um modelo tão simples pode-se perceber que essas constantes contém contribuições essencialmente iguais aos diferentes tipos de pares de partículas eletricamente carregadas."

Ambos os jornais dizem que a luz interage com as partículas e antipartículas virtuais. Nos modelos, a impedância do vácuo (o que permitiria acelerar ou abrandar a velocidade da luz) depende da densidade das partículas. A impedância relacionada com a proporção de campos elctricos e campos magnéticos na luz, juntamente com a permissividade do espaço para os campos magnéticos, regulam a velocidade da luz.

Alguns cientistas são um pouco céticos, no entanto. Jay Wacker, um físico de partículas do Laboratório Nacional do Acelerador SLAC, disse que não estava confiante sobre as técnicas matemáticas utilizadas, e que parecia que em ambos os casos, os cientistas não estavam aplicando as ferramentas matemáticas da maneira que ele o faria. "A maneira correta de fazer isso é com os diagramas de Feynman", disse Wacker. "É uma questão muito interessante", acrescentou, mas os métodos utilizados nestes documentos não são, provavelmente, suficientes para investigá-los.

A outra questão é que, se há realmente um monte de outras partículas além das que estão no modelo padrão, então esta teoria precisa de uma revisão séria. Mas até agora as suas previsões foram confirmadas, principalmente com a descoberta do bóson de Higgs. Isso não significa que nenhuma outra partícula possa ser encontrada - mas se elas estão lá fora, elas estão acima das energias atualmente alcançáveis ​​com os aceleradores de partículas e, portanto, são muito pesadas.

Fonte: LiveScience





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