?Supera la luz su l¨ªmite de velocidad? Dos experimentos alucinantes exploran la posibilidad de adelantarse al tiempo

La velocidad a la que viaja la luz por el vac¨ªo, de unos 297.600 kil¨®metros por segundo, se venera en la f¨ªsica como un l¨ªmite de velocidad universal. Seg¨²n los libros de texto y las tertulias en los garitos de moda, nada puede viajar a mayor velocidad; si algo lo hiciera, la teor¨ªa de la relatividad de Einstein se vendr¨ªa abajo, y la f¨ªsica te¨®rica se desmoronar¨ªa. Sin embargo, dos nuevos experimentos han demostrado hasta qu¨¦ punto es equivocada esa c¨®moda creencia. Seg¨²n los f¨ªsicos, la teor¨ªa de Einstein sobrevive, pero los resultados de los experimentos son alucinantes y extra?os. Ahora, los especialistas discuten si se podr¨ªa enviar informaci¨®n real, como la noticia de un accidente inminente, a una velocidad superior a la de la luz.

En el m¨¢s impresionante de los nuevos experimentos, un impulso luminoso que entra en una c¨¢mara transparente llena de gas cesio especialmente preparado es disparado a una velocidad 300 veces superior a la velocidad normal de la luz. Es una velocidad tan alta que, en estas peculiares circunstancias, la parte principal del impulso sale del extremo m¨¢s alejado de la c¨¢mara antes de entrar por el m¨¢s cercano.Es como si alguien que mirase por una ventana de una casa viese a un hombre resbalar y caer en una superficie helada al cruzar la calle antes de que los testigos de la acera viesen c¨®mo ocurre el percance: una visi¨®n previa del futuro. Pero parece que la teor¨ªa de Einstein y al menos una pizca de sentido com¨²n sobreviven, porque el efecto nunca se podr¨ªa utilizar para advertir con efectos retroactivos a tiempo para alterar el pasado: en este caso, para impedir el accidente.

Un trabajo sobre el experimento que llev¨® a cabo Lijun Wang, del Instituto de Investigaci¨®n NEC de Princeton, Nueva Jersey (EEUU), ha sido enviado a la revista Nature y est¨¢ en el proceso de revisi¨®n por expertos antes de su publicaci¨®n. Es s¨®lo el ejemplo m¨¢s espectacular del trabajo llevado a cabo ¨²ltimamente por un amplio abanico de investigadores que han producido velocidades superlum¨ªnicas de propagaci¨®n en varios materiales, con la esperanza de encontrarle el punto flaco a Einstein y utilizar el efecto en aplicaciones pr¨¢cticas como la aceleraci¨®n de circuitos el¨¦ctricos.

Experimento precioso

El f¨ªsico Raymond Chiao (Universidad de California en Berkeley)quien, como otros f¨ªsicos de la unida comunidad de la investigaci¨®n ¨®ptica, conoce bien el trabajo de Wang, afirma: "Parece un experimento precioso". Chiao, cuya investigaci¨®n sirvi¨® en parte de base para el experimento, a?ade: "Se ha desatado una gran pol¨¦mica", y comenta que ¨¦l y la mayor¨ªa de los dem¨¢s f¨ªsicos coinciden en que no se podr¨ªa enviar informaci¨®n real a una velocidad superior a c, la velocidad de la luz.

Aunque se niega a aportar detalles de su trabajo porque todav¨ªa no se ha publicado, Wang afirma: "En efecto, se puede hacer que nuestros impulsos luminosos viajen a una velocidad superior a c. Esto es una propiedad especial de la luz en s¨ª, que es diferente de un objeto conocido, como un ladrillo", ya que la luz es una onda sin masa. Un ladrillo no podr¨ªa viajar tan r¨¢pidamente sin crear problemas verdaderamente graves a la f¨ªsica, por no hablar de la humanidad en general.

En un trabajo sobre el segundo nuevo experimento, realizado por Daniela Mugnai, Anedio Ranfagni y Rocco Ruggeri, del Consejo Nacional de Investigaci¨®n italiano, y publicado el 22 de mayo en la revista Physical Review Letters, se describe lo que parece una propagaci¨®n de microondas algo m¨¢s r¨¢pida que c por aire normal y corriente.

Seg¨²n el f¨ªsico Aephraim M. Steinberg (Universidad de Toronto), el tipo de c¨¢mara del experimento de Wang se utiliza normalmente para amplificar ondas de luz de l¨¢ser, no para acelerarlas. En el proceso habitual, se proyecta un haz de luz en la c¨¢mara, el cual estimula los ¨¢tomos de cesio y, despu¨¦s, un segundo haz de luz que atraviesa la c¨¢mara absorbe parte de esa energ¨ªa y se amplifica al atravesarlos.

Pero, dice Steinberg, la amplificaci¨®n s¨®lo tiene lugar si el segundo haz se ajusta a una determinada longitud de onda. Al elegir, inteligentemente, una longitud de onda ligeramente diferente, Wang indujo al cesio a acelerar un impulso luminoso sin distorsionarlo. Steinberg explica: "Si se observa el impulso total que sale, en realidad no queda amplificado".

El experimento tiene otra particularidad, ya que s¨®lo un tipo de onda especialmente raro puede propagarse por el cesio. Las se?ales de ondas de luz, que consisten en paquetes de ondas, en realidad tienen dos velocidades importantes: la velocidad de las crestas y los senos de las propias ondas de luz, y la velocidad del pulso o paquete en el que est¨¢n agrupadas. Un pulso puede contener miles de millones o billones de crestas y senos diminutos. En el aire, las dos velocidades son iguales, pero en el cesio estimulado no s¨®lo son diferentes, sino que los pulsos y las ondas de que est¨¢n compuestos pueden viajar en direcciones opuestas, como un embotellamiento en una autopista, que se puede propagar hacia atr¨¢s desde el puesto de peaje cuando empieza la hora punta, aunque los coches sigan movi¨¦ndose hacia adelante.

En el plasma

Estos modos llamados regresivos no son nuevos, ya que se han medido habitualmente en otros medios como el plasma, o los gases ionizados. Pero en el experimento del cesio, el resultado es especialmente extra?o, porque las ondas regresivas de luz pueden, en efecto, absorber energ¨ªa de los ¨¢tomos de cesio estimulados para devolverla poco despu¨¦s.

El resultado global es una onda emitida exactamente igual en forma y densidad a la onda incidente; s¨®lo que la onda emitida sale enseguida, antes incluso de que llegue siquiera la cresta de la onda incidente.

Seg¨²n la interpretaci¨®n del experimento por parte de la mayor¨ªa de los f¨ªsicos, lo que advierte a la c¨¢mara de cesio de la inminente llegada de un pulso es un precursor de baja intensidad (a veces llamado cola, aunque llegue primero) de la onda incidente. En un proceso cuyos detalles no se conocen muy a fondo, pero cuyo efecto en el experimento de Wang es asombroso, la c¨¢mara de cesio reconstruye el pulso total ¨²nicamente a partir de la informaci¨®n contenida en la forma y el tama?o de la cola, y suelta el pulso anticipadamente.

Si llamamos lado cercano al lado de la c¨¢mara que hay delante de la onda incidente y al otro lado lejano, la secuencia de acontecimientos es m¨¢s o menos la siguiente: la onda incidente, con la cola por delante, se aproxima a la c¨¢mara. Antes de que la cresta de la onda incidente llegue al lado cercano de la c¨¢mara, desde el lado lejano se emite un impulso completo, junto con una onda regresiva dentro de la c¨¢mara que se mueve desde el lado lejano hasta el cercano.

La onda regresiva, que viaja a 300 veces c, llega al lado cercano de la c¨¢mara justo a tiempo de encontrarse con la onda incidente. Las crestas de una onda se superponen con los senos de la otra, de forma que se anulan mutuamente y no queda nada. En realidad, lo que ha ocurrido es que la onda incidente ha devuelto los ¨¢tomos de cesio que transmitieron energ¨ªa en el otro lado de la c¨¢mara.Una persona que observase ¨²nicamente el principio y el final del experimento s¨®lo ver¨ªa un impulso luminoso que, de alguna manera, se adelanta en el tiempo movi¨¦ndose a una velocidad superior a c. Steinberg afirma: "Para una primera demostraci¨®n, esto me parece precioso".

En el experimento de Wang, el pulso emitido ya hab¨ªa recorrido unos 18,28 metros desde la c¨¢mara antes de que el pulso incidente alcanzase el lado cercano de la c¨¢mara. Esa distancia corresponde a 60.000 millon¨¦simas de segundo a la velocidad de la luz. Pero, seg¨²n el f¨ªsico Peter W. Milonni (Laboratorio Nacional de Los Alamos, EEUU), en realidad no permitir¨ªa a nadie enviar informaci¨®n a una velocidad superior a c. Aunque la cresta del pulso es impulsada esa cantidad, un leve precursor del pulso probablemente haya dado al cesio una pista de que se avecina.

Informaci¨®n

Milonni comenta: "La informaci¨®n ya est¨¢ all¨ª, en el borde incidente del pulso. Podemos tener la impresi¨®n de que enviamos informaci¨®n superlum¨ªnicamente aunque no estemos enviando informaci¨®n". La c¨¢mara de cesio ha reconstruido la forma completa del pulso, utilizando s¨®lo la forma del precursor. Por eso, para la mayor¨ªa de los f¨ªsicos, en el nuevo trabajo no se han socavado principios fundamentales.

Pero no todos los f¨ªsicos coinciden en que se haya resuelto la cuesti¨®n. Ranfagni, del grupo italiano, que utiliz¨® un ingenioso equipo de ¨®ptica reflectante para crear pulsos de microondas que parec¨ªan viajar nada menos que un 25% m¨¢s deprisa que c en distancias cortas, afirma: "Este problema sigue sin resolverse".

G¨¹enter Nimtz, f¨ªsico de la Universidad de Colonia, opina que varios experimentos, entre ellos los del grupo italiano, han enviado de hecho informaci¨®n superlum¨ªnicamente. Pero ni siquiera Nimtz cree que este truco permita a alguien retroceder en el tiempo. B¨¢sicamente, Nimtz dice que el tiempo que se tarda en leer cualquier informaci¨®n entrante invalidar¨ªa cualquier ventaja temporal y har¨ªa imposible advertir retrospectivamente y variar acontecimientos del pasado.

Independientemente de c¨®mo terminen esos debates, Steinberg afirma que alg¨²n d¨ªa se podr¨¢n usar t¨¦cnicas estrechamente relacionadas con las de Wang para acelerar se?ales que normalmente se ralentizan al atravesar toda clase de materiales corrientes en los circuitos. Una versi¨®n miniaturizada del modelo de Wang es, seg¨²n Steinberg, "exactamente el tipo de sistema deseable para esa aplicaci¨®n". Por desgracia para aquellos a quienes les gustar¨ªa ver un microprocesador inform¨¢tico sin l¨ªmite de velocidad, Steinberg aclara que el truco ayudar¨ªa a las se?ales a viajar a velocidades m¨¢s cercanas a la de la luz, pero no a velocidades superiores a ella.