La velocidad de la luz no siempre ha sido constante

a velocidad de la luz, una de las más importantes constantes conocidas del Universo, pudo ser algo inferior hace dos mil millones de años, según se desprende de una antigua fuente de información, el reactor natural de Oklo, que hasta ahora avalaba la constancia de la velocidad de la luz.

La sorpresa ha surgido cuando investigadores de la Universidad de California trataban de medir con más precisión la constante de estructura fina, también conocida como alpha.

Esta constante fina o alpha es la que relaciona la velocidad del electrón en el estado más bajo de energía del átomo de hidrógeno, con la velocidad de la luz. La estructura fina es una de las constantes fundamentales del Universo, junto a la que describe la relación de masa del electrón con la del protón y junto a la que relaciona la fuerza gravitacional con la eléctrica.

Sobre estas constantes fundamentales se han elaborado tanto la relatividad restringida como la relatividad general y la teoría cuántica, que son las que describen el conjunto de partículas y campos conocidos. Por ello, cualquier variación en una de estas constantes tendría gran trascendencia para la física actual.

El parámetro alpha

Al revisar los datos ofrecidos por el reactor Oklo con un espectro de información que los autores denominan “más realista”, las cifras obtenidas para esa constante de estructura fina sugieren que el parámetro alpha ha disminuido respecto a hace 2.000 millones de años.

La idea de que la velocidad de la luz es constante proviene de la medida del parámetro alpha, cuya variación, para muchos físicos, significa un cambio de la velocidad de luz.

Hasta ahora, los físicos que se oponen a aceptar cualquier variación en la velocidad de la luz se basan, entre otras fuentes, en la información facilitada por el reactor nuclear natural que fue encontrado en 1972 en Oklo, Gabón, África Occidental.

Este yacimiento de uranio, que abarca una superficie de aproximadamente 35.000 km2, se puso en funcionamiento hace casi 2.000 millones de años, cuando diversas reacciones nucleares se originaron espontáneamente en esa región africana, generando calor de la misma forma que lo hacen las actuales centrales nucleares.

Ligera variación

Los análisis realizados hasta ahora sobre los isótopos radiactivos de Oklo habían determinado que las reacciones nucleares de hace 2.000 millones de años eran iguales a las de hoy, lo que significaba que la constante alpha también era la misma y, por ende, que la velocidad de la luz era también constante.

Sin embargo, el nuevo estudio sobre los datos de Oklo ofrece datos más precisos que los disponibles anteriormente, señalando que la constante alpha ha disminuido en más de 4,5 partes en 10 elevado a 8 desde que surgió el reactor natural, lo que en principio supone que la velocidad de la luz ha variado también ligeramente respecto al valor de hace 2.000 millones de años.

Los resultados de esta investigación se publican en Physical Review D, donde el abstract está disponible en Internet, si bien una versión libre de este artículo está publicada en Arxiv . La revista Newscientist también ha dedicado un artículo a este descubrimiento.

La comunidad científica ha reaccionado de diversa forma ante el descubrimiento, que aún necesita ser confirmado por otros experimentos antes de que pueda afirmarse categóricamente que la velocidad de la luz es variable.

Física revisada

Las supuesta variación de la velocidad de la luz contradice la teoría de la Relatividad de Einstein, además de cuestionar otras muchas teorías de la física tradicional.

La eventualidad de una variación temporal de las constantes fundamentales ha sido contemplada desde los años cuarenta del siglo pasado por algunos físicos, que han insistido en realizar medidas precisas de algunos fenómenos relacionados con las constantes fundamentales para comprobar si alguna de ellas ha podido variar con el tiempo.

Esta hipótesis, planteada por Dirac, Jordan y otros, es la que ha llevado a los físicos a profundizar en los valores atribuidos a las constantes fundamentales y a sugerir que la velocidad de la luz ha podido ser diferente en otros momentos de la historia de la Tierra.

Algunos físicos creen al respecto que la eventual variación de la velocidad de la luz sería la explicación de algunos fenómenos cosmológicos desconcertantes, como la temperatura casi uniforme del Universo, al mismo tiempo que reforzaría las teorías sobre las dimensiones espaciales adicionales.

Nuevo marco teórico

Los físicos siempre se han preguntado por qué las constantes fundamentales tienen los valores que se les atribuyen y si es posible que exista un mecanismo dinámico vinculado a la expansión del Universo que determine el valor, invariable o aleatorio, de estas constantes.

Sin embargo, estas cuestiones no han encontrado respuesta en el cuadro de la física actual, donde las así llamadas constantes fundamentales han sido introducidas como parámetros arbitrarios.

Es posible que estas cuestiones tengan respuesta en un marco teórico más completo que el actual, como ha sugerido Théodore Kaluza con su generalización de la teoría de Einstein, la cual comprendería un espacio-tiempo de cinco dimensiones en el que las constantes fundamentales no tendrían parámetros invariables.

La teoría de las cuerdas sugiere a su vez que todas las constantes son dadas por campos variables en el espacio y el tiempo asociados al campo gravitacional, por lo que el valor de todas las constantes puede predecirse.

El nuevo análisis de los datos de Oklo y sus conclusiones prometen por ello profundizar en un debate crucial para la comprensión del mundo físico, ya que este descubrimiento refuerza los modelos cosmológicos alternativos como el sugerido por la teoría de las cuerdas, abundando en la necesidad de un nuevo marco teórico para explicar el Universo.