Einstein realizó la observación de que la velocidad de la luz es constante en cualquier situación, lo que implicó que el espacio y el tiempo podrían ser diferentes en distintas situaciones.
La suposición de que la velocidad de la luz es constante, y siempre ha sido, sustenta muchas teorías en la física, como la teoría de la relatividad general de Einstein. En particular, desempeña un papel importante en los modelos que tratan de explicar lo que sucedió en el universo muy temprano, segundos después del Big Bang.
Pero algunos investigadores han sugerido que la velocidad de la luz podría haber sido mucho mayor en este universo temprano. Ahora, uno de los autores de esta teoría, el profesor João Magueijo del Imperial College de Londres, en el Reino Unido, trabajando junto con el Dr. Niayesh Afshordi del Perimeter Institute de Canadá, ha hecho una predicción que podría utilizarse para probar la validez de la teoría.
Ciertas estructuras en el universo, como son por ejemplo las galaxias, están todas formadas por fluctuaciones en el universo temprano; pequeñas diferencias en densidad de una región a otra. Un registro de estas fluctuaciones tempranas se imprime en el fondo cósmico de microondas (un mapa de la luz más antigua del universo) en forma de un «índice espectral».
Trabajando con su teoría de que las fluctuaciones se vieron influenciadas por una variación de la velocidad de la luz en el universo primitivo, el profesor Magueijo y el doctor Afshordi han utilizado un modelo para asignar una cifra exacta al índice espectral. La figura predicha y el modelo en el que se basa fueron publicados en la revista Physical Review D.
Los cosmólogos están realizando actualmente lecturas cada vez más precisas de esta cifra, de modo que la predicción podría pronto ser probada, confirmando o descartando el modelo del universo temprano elaborado por el equipo. Su cifra es una muy precisa 0.96478. Esto está cerca de la estimación actual extraída de mediciones del fondo de microondas cósmico, que lo sitúa alrededor de 0,968, con algún margen de error.
Una idea radical
El profesor Magueijo explicó que «la teoría, que propusimos por primera vez a finales de los años noventa, ha llegado a su punto de madurez: ha producido una predicción comprobable. Si observaciones en un futuro próximo hallan que esta cifra es exacta, podría conducir a una modificación de la teoría de la gravedad de Einstein.
«La idea de que la velocidad de la luz podría ser variable fue radical cuando se propuso por primera vez, pero con una predicción numérica, se convierte en algo que los físicos pueden probar. Si es verdad, significaría que las leyes de la naturaleza no siempre han sido las mismas que son hoy en día».
La testabilidad de la teoría de la variación de la velocidad de la luz lo distingue de la teoría rival más corriente: la inflación. La inflación dice que el universo primitivo pasó por una fase de expansión extremadamente rápida, mucho más rápida que la actual tasa de expansión del universo.
El problema del horizonte
Estas teorías son necesarias para superar lo que los físicos llaman el «problema del horizonte». El universo tal como lo vemos hoy parece ser generalmente igual en todas partes, en el sentido de que tiene una densidad relativamente homogénea.
Esto sólo podría ser cierto si todas las regiones del universo fueran capaces de influir entre sí. Sin embargo, si la velocidad de la luz siempre ha sido la misma, entonces no ha pasado el suficiente tiempo como para que la luz haya viajado hasta el borde del universo, y haya «igualado» la energía.
A modo de analogía, para calentar una habitación uniformemente, el aire caliente de los radiadores en cualquier extremo tiene que viajar a través de la habitación y mezclarse completamente. El problema para el universo es que la «habitación», que sería el tamaño observado del universo, parece ser demasiado grande para que esto haya sucedido en el tiempo transcurrido desde su formación.
La teoría de la velocidad variable de la luz sugiere que la velocidad de la luz fue mucho mayor en el universo primitivo, permitiendo que los bordes distantes se conectaran a medida que el universo se expandía. La velocidad de la luz habría caído entonces de una manera predecible conforme cambiaba la densidad del universo. Esta variabilidad llevó al equipo a la predicción publicada.
La teoría alternativa es la inflación, que intenta resolver este problema diciendo que el universo muy temprano se estabilizó cuando era increíblemente pequeño, y luego se expandió repentinamente, con la uniformidad ya impresa en él. Mientras que esto significa que la velocidad de la luz y las otras leyes de la física como las conocemos se conservan, requiere la invención de un «campo de inflación»; un conjunto de condiciones que sólo existían en ese momento.
Artículo original publicado por el Imperial College de Londres. Revisado y traducido por ¡QFC!
