Nuestra concepción actual de la Física dicta que todo lo que nos rodea en este mundo está regido por las leyes del movimiento y de la gravedad de Newton, es decir, todo lo que sube debe bajar. Sin embargo, un equipo de científicos de la Columbia University ha presentado una investigación que altera y da un giro de 180 grados a esta idea.
De acuerdo a lo determinado, pueden existir partículas con masa negativa, que bajo la gravedad, se mueven hacia arriba, en lugar de hacia abajo, y lo más extraño es que estas partículas están a nuestro alrededor.
En su informe, los investigadores dicen que no se trata de una extraña partícula subatómica, sino que son las partículas de sonido que escuchamos y producimos todos los días, es decir, los fonones, que van en contra de la fuerza de la gravedad.
Hay que reconocer que esto es totalmente extraño, pues el sonido no es un objeto físico, entonces, ¿cómo la fuerza de gravedad influye en él?
Esta paradoja reside en el centro de la teoría recientemente planteada.
Ondas sonoras con masa
Los investigadores han sugerido que las ondas sonoras podrían tener masa, sin embargo se trataría de masa negativa, y dicha masa podría crear sus propios campos gravitacionales negativos que causarían un empuje hacia arriba en lugar de hacia abajo.
Sí, lo sabemos, suena bastante confuso y tirado de los cabellos, pero antes tengamos en cuenta que existen tres cosas relacionadas.
La primera, y más importante, esta investigación es puramente teórica, lo que indica que los científicos solo han presentado una hipótesis en base a cálculos detallados, demostrando que, en teoría, esto podría ser cierto.
Cabe resaltar que no han encontrado evidencia física de que las ondas sonoras poseen masa negativa, solo han demostrado que de ser cierto, no afectaría a nada más en la física.
La segunda, es que el informe publicado se encuentra por ahora solamente en el sitio de pre-impresión de arXiv, y esperando ser revisado por pares.
La tercera, es la más rápida y sencilla. Esta idea no es totalmente una locura.
Sin embargo, si se evalúa detalladamente, esa alternativa no es tan loca como parece. Para empezar, sabemos que existen partículas de masa negativas , y se mueven contra una fuerza en la dirección opuesta a la esperada.
El año pasado, los investigadores crearon líquido de masas negativas en el laboratorio por primera vez, y cuando lo empujaron, aceleraron hacia atrás en lugar de hacia adelante.
Con esto sabemos que las partículas de masa negativas podrían ser reales. Pero, ¿que pasa con las ondas de sonido?
¿Pueden las ondas sonoras tener masa?
¿Ondas sonoras afectadas por la gravedad?
Las ondas sonoras se mueven a través de la materia y causan vibraciones en las moléculas a su alrededor, lo que hace que esas vibraciones se transmitan y golpeen nuestros tímpanos para que podamos escuchar.
Pero aunque no son partículas en el sentido tradicional, las ondas de sonido se pueden describir matemáticamente como partículas, llamadas fonones.
Aún así, anteriormente se pensó que estos fonones no podrían verse afectados por la gravedad, o tener un efecto sobre la gravedad, porque no transportan masa.
Pero una investigación anterior del líder del equipo, Alberto Nicolis, que se publicó en Physical Review Letters en mayo, proporcionó alguna evidencia experimental de que este podría no ser el caso, al menos no bajo condiciones extremas.
El experimento se realizó en superfluidos a temperatura cero, que son un tipo extraño de fluido que fluye sin resistencia a temperaturas cercanas al cero absoluto .
Bajo esas condiciones, Nicolis y su equipo informaron que vieron las trayectorias de los fonones doblarse hacia arriba, aparentemente en oposición al efecto de la gravedad.
Rafael Krichevsky, uno de los miembros del equipo, dijo en un comunicado a Live Science:
En un campo gravitacional, los fonones aceleran lentamente en la dirección opuesta a la que esperaría, digamos, que caiga un ladrillo”.
¿Pueden las ondas sonoras verse afectadas por la gravedad? Un reciente estudio sugiere que sí.
El efecto es demasiado pequeño para medirlo con la tecnología existente, y también hay otras posibles explicaciones para esta trayectoria que no tienen nada que ver con la gravedad.
Pero el último artículo de Nicolis se basa en la idea de que los fonones estaban generando algún tipo de campo gravitacional negativo.
El equipo escribió en su informe:
La diminuta masa gravitacional efectiva del fonón genera un pequeño campo gravitacional. Y la fuente de este campo gravitacional viaja con el fonón. Por lo tanto, en un sentido muy físico, el fonón lleva masa negativa”.
En resumen, el equipo pudo demostrar matemáticamente que las ondas de sonido clásicas podían transportar masa, y no solo en superfluidos o el mundo cuántico, sino en entornos del mundo real.
El equipo concluyó:
Mostramos que, contrariamente a la creencia común, las ondas sonoras llevan masa gravitacional, en un sentido newtoniano estándar: se ven afectadas por la gravedad, pero también son fuente de gravedad”.
Además, describen formas en que podríamos probar experimentalmente esta idea en el futuro.
Esto es sumamente importante, pues podría cambiar nuestra comprensión fundamental de las ondas de sonido que existen en el mundo a nuestro alrededor todo el tiempo.
Obviamente, será necesaria mucha más investigación, pero definitivamente es una hipótesis intrigante.
El estudio científico ha sido publicado en el sitio web de pre-impresión arXiv.
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