Velocidade constante da luz: a teoria da relatividade especial de Einstein sobrevive a um teste de alta energia

O observatório de raios gama da HAWC detecta raios cósmicos de sua altitude de 13.500 pés no Parque Nacional Pico de Orizaba, no México. O vulcão Sierra Negra aparece imenso ao fundo. (Imagem: © HAWC)

Você não vai à falência apostando nas idéias de Einstein para aguentar.

A teoria da relatividade especial de Albert Einstein sobreviveu a um de seus testes mais rígidos até o momento.

Um conceito chamado Invariância de Lorentz, em homenagem ao físico holandês Hendrik Lorentz, sustenta que as leis da física são as mesmas para os observadores em todo o universo, não importa onde eles estejam ou com que rapidez eles estejam se movendo.

A invariância de Lorentz está no centro da relatividade especial, que prevê, entre outras coisas, que a velocidade da luz no vácuo é uma constante de 299.791 quilômetros por segundo, independentemente da situação.

Essa velocidade é realmente constante em todas as medições até o momento, mesmo aquelas feitas nos níveis mais altos de energia que os cientistas podem produzir aqui na Terra com aceleradores de partículas. E também possui energias muito mais altas, os tipos gerados por fenômenos astrofísicos dramáticos, relata um novo estudo.

A equipe do estudo analisou dados coletados pelo observatório High Altitude Water Cherenkov (HAWC), um sistema de 300 tanques de água construídos no ombro de um vulcão no estado mexicano de Puebla. Detectores sensíveis dentro desses tanques medem as cascatas de partículas geradas quando raios gama de alta energia atingem as moléculas na atmosfera da Terra.

O observatório detectou evidências de fótons com energias acima de 100 teraelétron-volts – cerca de 1 trilhão de vezes mais que a energia da luz visível – fluindo de pelo menos quatro fontes astrofísicas diferentes, relata o novo estudo, publicado on-line na segunda-feira (30 de março) no Journal Physical Review Letters.

Isso é importante, porque mostra que mesmo esses fótons extremamente potentes não excederam o limite de velocidade universal. Se eles estivessem se movendo a mais de 186.282 milhas por segundo, teriam se decomposto em partículas de menor energia e nunca chegariam aos detectores de tanques de água, disseram os membros da equipe.

“Como a relatividade se comporta com energias muito altas tem consequências reais para o mundo ao nosso redor”, afirmou em comunicado o co-autor Pat Harding, astrofísico do Laboratório Nacional Los Alamos, no Novo México, e membro da colaboração científica do HAWC.

“A maioria dos modelos de gravidade quântica diz que o comportamento da relatividade irá quebrar com energias muito altas”, acrescentou Harding. “Nossa observação de tais fótons de alta energia eleva a escala de energia onde a relatividade se mantém em mais de um fator de cem”.

Os dados da HAWC podem aumentar ainda mais esses limites no futuro, fornecendo testes ainda mais rigorosos de relatividade especial, disse Harding.

“Como o HAWC continua recebendo mais dados nos próximos anos e incorporando melhorias lideradas por Los Alamos às técnicas de detecção e análise nas mais altas energias, seremos capazes de estudar essa física ainda mais”, disse ele.


Publicado em 04/04/2020 17h46

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