Introducción a la ciencia II. Ciencias Biológicas (88 page)

Dichas partículas se trasladan a la velocidad de la luz en el vacío, siempre y cuando se encuentren verdaderamente en un vacío. Apenas se forman, empiezan a moverse con esa velocidad sin ningún período mensurable de aceleración.

Cabría preguntarse cómo es posible hablar de «masa-reposo» de un fotón o un neutrino si éstos no reposan nunca y sólo pueden existir mientras viajan (en ausencia de materia interceptadora) a una velocidad constante de 300.000 km/s. Por consiguiente, los físicos O. M. Bilaniuk y E. C. G. Sudarshan han sugerido que se haga referencia a
M
como «masa propia». Para una partícula cuya masa sea mayor que cero, la masa propia es igual a la masa medida cuando la partícula está en reposo respecto a los instrumentos y al observador que toma la medida. Para una partícula con masa igual a cero, se obtiene la masa propia por medio del razonamiento indirecto. Bilaniuk y Sudarshan sugieren asimismo que todas las partículas con una masa propia cero se denominen «luxones» (palabra latina que significa «luz»), porque se trasladan a la velocidad de la luz, mientras que las partículas con masa propia superior a cero deberían llamarse «tardiones», porque se trasladan con menos velocidad que la luz, es decir a «velocidades sublumínicas».

En 1962, Bilaniuk y Sudarshan iniciaron unos trabajos especulativos sobre las consecuencias de las velocidades superiores a la de la luz («velocidades superlumínicas»). Cualquier partícula trasladándose con esas velocidades tendría una masa imaginaria. Es decir, la masa sería un valor ordinario multiplicado por la raíz cuadrada de -1.

Supongamos, por ejemplo, una partícula que se traslada a dos veces la velocidad de la luz, de forma que en la ecuación de Lorentz
v
es igual a
2c
. En tal caso:

Esto conduce al hecho de que, mientras estuviese en movimiento, su masa sería una masa propia
(M)
dividida por
. Pero
es igual a
, es decir,
. Por consiguiente, la masa propia
M
es igual a
. Puesto que cualquier cantidad donde se incluya
se llama imaginaria, debemos llegar a la conclusión de que las partículas con velocidades superlumínicas tienen masas propias imaginarias.

Las partículas corrientes en nuestro universo ordinario tienen siempre masas que son cero o positivas. Una masa imaginaria no puede tener un significado concebible en nuestro universo. ¿Significa esto que las partículas más veloces que la luz son inexistentes? No necesariamente. Dando por supuesta la existencia de masas propias imaginarias, podemos hacer que esas partículas «más veloces que la luz» encajen en todas las ecuaciones de la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein. Sin embargo, tales partículas muestran una propiedad aparentemente paradójica: cuanto más lento es su movimiento, tanta más energía contienen. Esto es precisamente el reverso de la situación en nuestro universo y también, quizás, el significado de la masa imaginaria.

Una partícula con una masa imaginaria gana velocidad cuando encuentra resistencia y la pierde cuando la impulsa hacia delante alguna fuerza. Al decaer su energía, se traslada cada vez más aprisa, y alcanza una velocidad infinita cuando esa energía desciende hasta cero. Al aumentar su energía, se mueve con creciente lentitud, y cuando la energía se aproxima al infinito, la velocidad se reduce hasta igualar casi la de la luz.

El físico americano Gerald Feinberg ha dado a estas partículas más veloces que la luz el nombre de «taquión» de una palabra griega que significa «velocidad».

Podemos imaginar, pues, la existencia de dos universos. Uno, el nuestro, es el universo «tardión», donde todas las partículas marchan a velocidades sublumínicas y pueden acelerar su marcha hasta alcanzar casi la velocidad de la luz cuando se incrementa su energía. El otro es el universo «taquión», donde todas las partículas alcanzan velocidades superlumínicas y pueden decelerar hasta igualar casi la velocidad de la luz cuando aumenta su energía. En medio está la «pared luxón», infinitamente delgada, donde hay partículas cuya velocidad es exactamente lumínica. Podemos considerar que ambos universos comparten la pared luxón.

Si un taquión es suficientemente energético y, por tanto, se mueve con suficiente lentitud, tendrá bastante energía y permanecerá en algún lugar durante un período lo bastante prolongado para permitirle emitir una ráfaga apreciable de fotones. (Los taquiones dejarían una estela de fotones incluso en el vacío, como una especie de radiación Cherenkov.) Los científicos se mantienen alerta para captar esas ráfagas, pero no hay grandes probabilidades de poder emplazar un instrumento en el lugar preciso donde se muestra durante una trillonésima de segundo una de esas ráfagas (posibles, pero muy infrecuentes).

Algunos físicos opinan que «todo cuanto no esté prohibido es compulsivo». Dicho de otra forma, cualquier fenómeno que no quebrante una ley de conservación
debe
manifestarse en un momento u otro; o, si los taquiones no quebrantan la relatividad especial,
deben
existir. No obstante, incluso los físicos tan convencidos de que esa fórmula es algo así como un «aseo» necesario del universo, se alegrarían (y quizá se tranquilizasen también) si encontraran algunas pruebas sobre estos taquiones no prohibidos. Hasta ahora no han logrado encontrarlas.

Una consecuencia de la ecuación de Lorentz fue deducida por Einstein para crear la que se ha convertido, tal vez, en la más famosa ecuación científica de todos los tiempos.

La ecuación de Lorentz puede escribirse en la forma siguiente:

ya que, en notación algebraica,
puede escribirse
. Esto dispone la ecuación de una forma en que puede desarrollarse (es decir convertirse en una serie de términos) mediante una fórmula descubierta por Newton, entre otros. La fórmula es el teorema del binomio.