Cuando la velocidad de la luz depende de su dirección

La luz no viaja a la misma velocidad en todas las direcciones bajo el efecto de un campo electromagnético. Este efecto contra intuitivo, pero lo predice la teoría, primero tiene que ser verificado experimentalmente en un gas por un equipo del Laboratorio de «reactividad colisiones agregado» (CNRS / Université Paul Sabatier – Toulouse 3). Los investigadores midieron con extrema precisión, el orden de millonésimas de m / s (1), la diferencia entre las velocidades de propagación de la luz en una dirección y en sentido inverso. Estos resultados abren el camino para futuras investigaciones para mejorar el modelo que describe las interacciones entre partículas elementales. Publicado 11 de mayo 2011 en las revista Physical Review Letters, sugieren nuevas aplicaciones en óptica.

En el vacío, la luz viaja a una velocidad constante igual a 299.792.458 m / s. El hecho de que se mueve a la misma velocidad en todas las direcciones parece natural.Contrariamente a la intuición, hay casos en que esta propiedad no se verifica, sobre todo cuando un campo eléctrico y campo magnético se aplican. Estos casos están previstos por la teoría desde los años 70 y deben ser respetados incluso en el vacío.Pero estos cambios, muy pequeños, son difíciles de verificar experimentalmente.

Hoy en día, los avances en la tecnología puede detectar estos efectos en un gas (es decir, nitrógeno). Para observarlos, los investigadores del CNRS y la Universidad Paul Sabatier, han diseñado una cavidad óptica (2) en la que los rayos de luz pasan a través de un dispositivo con imanes y electrodos, lo que puede generar intensos campos eléctricos y magnéticos (el campo magnético aplicado es de 20 000 veces mayor que la de la tierra).Así, son capaces de mostrar, por primera vez experimentalmente que la luz no viaja a la misma velocidad que se mueve en una dirección o en direcciones opuestas en un gas, donde hay un campo electromagnético. La diferencia en la velocidad medida es de aproximadamente 1/1000000000 de m / s (10 -9 m / s, equivalente a 10 -18 veces la velocidad de la luz). Esta variación pequeña, predicho por la teoría, es causada por los campos magnéticos y eléctricos.

Estos resultados abren varias perspectivas. Por un lado, podrían ayudar aún más a las medidas de la anisotropía de propagación de la luz. Al aumentar la sensibilidad del dispositivo de medición, los investigadores pueden ver algún día fallas pequeñas de la invarianza de Lorentz, que es una simetría fundamental expresada en el contexto de la teoría de la relatividad. Esto permitiría poner a prueba algunas de las propuestas teóricas para mejorar el modelo estándar (modelo que describe la actualidad todas las interacciones entre partículas elementales).Además, dicha anisotropía direccional gobernado por un campo electromagnético sugiere nuevas aplicaciones en óptica, tales como componentes cuyo comportamiento sería diferente dependiendo de la dirección, todo el proceso es controlado por el campo magnético.

 

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© Cecile Robilliard / CNRS

Cavidad óptica utilizada en el experimento.


 

Notas:

(1) milmillonésima de m / s Uno de ellos es equivalente a 10-9 m / s. 
(2) Una cavidad óptica es un dispositivo en el que algunos rayos de luz son propensos a permanecer confinado por espejos en los que reflejan.

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