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Científicos chinos utilizan un telescopio en la meseta tibetana en las pruebas más rigurosas de la velocidad de la luz, incluso en una explosión cósmica

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La velocidad de la luz parece haber permanecido constante durante la explosión cósmica más poderosa jamás observada, basada en el detector de luz de alta energía más sensible del mundo, según científicos chinos que probaron la teoría de la relatividad de Einstein.

Su estudio, que se publicó en la plataforma preimpresa arXiv este mes pero aún no ha sido revisado por pares, proporciona la evidencia más reciente de que el universo es un lugar simétrico, también conocido como simetría de Lorentz, un pilar de la teoría de la relatividad especial de Einstein, dejando científicos con las manos vacías en su búsqueda de… Violaciones de esta simetría.

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Nicholas Yunus, físico teórico de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign en Estados Unidos, dijo que la violación de Lorentz era un fenómeno predicho por investigadores que buscaban desarrollar una teoría de la gravedad cuántica para unificar la relatividad general y la mecánica cuántica.

«Si se descubriera tal violación, sería un descubrimiento innovador que sacudiría los cimientos mismos de la física», dijo Yunus. «Hasta el momento no se ha observado tal violación».

Los hallazgos del equipo de Lasso impusieron las «limitaciones más fuertes» a tales violaciones, dijo Yunus, e implicaron que la violación lineal de Lorentz «puede no existir realmente en la naturaleza».

En la teoría de la relatividad de Einstein, la simetría de Lorentz establece que los observadores ven las mismas leyes de la física desde cualquier dirección o marco de referencia dado, siempre que el objeto observado se mueva a una velocidad constante.

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Gracias a la simetría de Lorentz, las personas siempre notan que la luz se mueve a 300 millones de metros por segundo, ya sea que conduzcan por una autopista o vuelen por el espacio en una nave espacial. La velocidad constante de la luz es una piedra angular de la física moderna y constituye la base de nuestra comprensión del espacio y el tiempo.

Todos los experimentos realizados hasta ahora han demostrado la simetría de Lorentz. Sin embargo, es posible que esta regla no se mantenga en escenarios extremos, como cuando partículas diminutas se precipitan a través del vasto universo con una energía increíblemente alta y están sujetas a una fuerza misteriosa y desconocida.

Aunque esta fuerza puede ser muy débil, puede aumentar con la energía de las partículas y acumularse hasta niveles detectables en grandes distancias recorridas, escribieron los investigadores.

Los estallidos de rayos gamma, como las explosiones más violentas del universo, sirven como una excelente sonda en la búsqueda de una violación de Lorentz. Y en una hazaña sin precedentes durante un evento de este tipo en octubre de 2022, que se cree que es el más brillante registrado desde el big bang, Lazo capturado Más de 60.000 partículas de luz de alta energía, o fotones, en el rango de 0,2 a 7 TeV.

La colaboración Lasso, liderada por el Instituto de Física de Altas Energías de Beijing y en la que participaron 280 participantes de todo el mundo, dividió estos fotones en 10 grupos según sus rangos de energía para buscar retrasos en su tiempo de llegada.

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El análisis de los datos realizado por los investigadores, basado en dos métodos diferentes, mostró que los cambios en la velocidad de la luz a altas energías eran muy limitados. Descubrieron que los límites inferiores de energías a las que podría ocurrir una violación de Lorentz eran mucho más altos que las expectativas actuales.

En otras palabras, basándose en sus hallazgos sobre fotones de rayos gamma, el equipo no encontró evidencia concluyente que respalde la teoría de que la velocidad de la luz varía con las energías observadas.

Yunus dijo que era «particularmente impresionante» que el nuevo estudio fuera capaz de limitar las violaciones lineales a una escala 10 veces mayor que la escala de Planck, cuyas unidades definen el mínimo del universo. Las violaciones de tipo cuadrático también se limitaron “en una escala más débil, aunque no menos impresionante”, dijo.

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El lazo fue construido por científicos chinos a una altitud de 4.410 metros (14.470 pies) en el monte Haizi en el condado de Daocheng, provincia de Sichuan. Contiene cuatro tipos de detectores, incluidos alrededor de 5.200 detectores de partículas electromagnéticas, 1.200 detectores de muones, 18 telescopios Cherenkov de campo amplio y un conjunto de detectores de agua con un área de 78.000 metros cuadrados (839.600 pies cuadrados).

La instalación entró en funcionamiento en 2021 y funciona como el detector de rayos gamma de alta energía más sensible del mundo.