Durante décadas, hemos soñado con visitar otros sistemas estelares. Solo hay un problema: están tan lejos que con los viajes espaciales convencionales se necesitarían decenas de miles de años para llegar incluso al más cercano.
Sin embargo, los físicos no son el tipo de personas que se rinden fácilmente. Dales un sueño imposible y te darán una forma increíble e hipotética de hacerlo realidad. Quizás.
En un nuevo estudio realizado por el físico Erik Lentz de la Universidad de Göttingen en Alemania, es posible que tengamos una solución viable al dilema, y es una que podría resultar más factible que otras posibles unidades warp.
Esta es un área que atrae muchas ideas brillantes, cada una de las cuales ofrece un enfoque diferente para resolver el rompecabezas de los viajes más rápidos que la luz: lograr un medio para enviar algo a través del espacio a velocidades superlumínicas.
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| Tiempos de viaje hipotéticos a Proxima Centauri, la estrella conocida más cercana al Sol. (E. Lentz) |
Sin embargo, existen algunos problemas con esta noción. Dentro de la física convencional, de acuerdo con las teorías de la relatividad de Albert Einstein, no existe una forma real de alcanzar o exceder la velocidad de la luz, que es algo que necesitaríamos para cualquier viaje medido en años luz.
Sin embargo, eso no ha impedido que los físicos intenten romper este límite de velocidad universal.
Si bien empujar la materia más allá de la velocidad de la luz siempre será un gran no-no, el espacio-tiempo en sí no tiene tal regla. De hecho, los confines del Universo ya se están extendiendo más rápido de lo que su luz podría esperar igualar.
Para doblar una pequeña burbuja de espacio de manera similar con fines de transporte, necesitaríamos resolver las ecuaciones de la relatividad para crear una densidad de energía que sea menor que el vacío del espacio. Si bien este tipo de energía negativa ocurre a escala cuántica, acumular lo suficiente en forma de 'masa negativa' sigue siendo un dominio de la física exótica.
Además de facilitar otros tipos de posibilidades abstractas, como los agujeros de gusano y los viajes en el tiempo, la energía negativa podría ayudar a impulsar lo que se conoce como el impulso warp de Alcubierre.
Este concepto especulativo haría uso de principios de energía negativa para deformar el espacio alrededor de una nave espacial hipotética, permitiéndole viajar de manera efectiva más rápido que la luz sin desafiar las leyes físicas tradicionales, excepto por las razones explicadas anteriormente, no podemos esperar proporcionar una fuente de combustible tan fantástica para empezar.
Pero, ¿y si fuera posible lograr de alguna manera un viaje más rápido que la luz que mantenga la fe en la relatividad de Einstein sin requerir ningún tipo de física exótica que los físicos nunca hayan visto?
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| Impresión artística de diferentes diseños de naves espaciales en 'burbujas de deformación'. (E. Lentz) |
En el nuevo trabajo, Lentz propone una forma en la que podríamos hacer esto, gracias a lo que él llama una nueva clase de solitones hiperrápidos: un tipo de onda que mantiene su forma y energía mientras se mueve a una velocidad constante (y en este caso, una velocidad más rápida que la luz).
Según los cálculos teóricos de Lentz, estas soluciones de solitones hiperrápidos pueden existir dentro de la relatividad general y se obtienen puramente de densidades de energía positivas, lo que significa que no es necesario considerar fuentes exóticas de densidad de energía negativa que aún no se han verificado.
Con suficiente energía, las configuraciones de estos solitones podrían funcionar como 'burbujas de deformación', capaces de un movimiento superluminal y, teóricamente, permitir que un objeto pase a través del espacio-tiempo mientras está protegido de las fuerzas de marea extremas.
Es una hazaña impresionante de gimnasia teórica, aunque la cantidad de energía necesaria significa que este impulso warp es solo una posibilidad hipotética por ahora.
"La energía requerida para este impulso que viaja a la velocidad de la luz y abarca una nave espacial de 100 metros de radio es del orden de cientos de veces la masa del planeta Júpiter", dice Lentz.
"El ahorro de energía tendría que ser drástico, de aproximadamente 30 órdenes de magnitud para estar dentro del alcance de los reactores de fisión nuclear modernos".
Si bien el estudio de Lentz afirma ser la primera solución conocida de este tipo, su artículo ha llegado casi exactamente al mismo tiempo que otro análisis reciente, publicado solo este mes, que también propone un modelo alternativo para una unidad warp físicamente posible que no lo hace. requieren energía negativa para funcionar.
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| En el modelo Alcubierre Drive, el espacio se contrae en frente y se expande detrás de la nave. Diseño: Matt Jeffries |
Ambos equipos están ahora en contacto, dice Lentz, y el investigador tiene la intención de compartir más sus datos para que otros científicos puedan explorar sus cifras. Además, Lentz explicará su investigación dentro de una semana, en una presentación en vivo de YouTube el 19 de marzo.
Todavía quedan muchos acertijos por resolver, pero el libre flujo de este tipo de ideas sigue siendo nuestra mejor esperanza de tener la oportunidad de visitar esas estrellas distantes y centelleantes.
"Este trabajo ha alejado el problema de los viajes más rápidos que la luz de la investigación teórica en física fundamental y lo ha acercado a la ingeniería", dice Lentz.
"El siguiente paso es averiguar cómo reducir la cantidad astronómica de energía necesaria dentro del rango de las tecnologías actuales, como una gran planta de energía de fisión nuclear moderna. Luego, podemos hablar sobre la construcción de los primeros prototipos".
Los hallazgos se informan en Classical and Quantum Gravity.