jueves, 11 de octubre de 2012

Impulsores warp podrían ser una realidad de acuerdo a estudios


Los primeros pasos hacia el vuelo interestelar ya han sido efectuados, pero las estrellas aún están demasiado lejos. El Voyager 1 está a alrededor de 17 horas luz de la Tierra y está viajando a un 0.006 por ciento de la velocidad de la luz, lo que significa que le tomará unos 17000 años recorrer un año luz. Afortunadamente, el elusivo "impulsor warp" (si el mismo que se utiliza en Viaje a las Estrellas) parece que está más cerca de lo que pensamos gracias a nuevos avances teóricos y a una serie de pruebas que la NASA está desarrollando para medir espacio-tiempo deformado artificialmente.

El impulsor warp (warp significa deformar en inglés) ya no es solo un concepto perteneciente únicamente al campo de la ciencia ficción desde 1994, cuando el físico Miguel Alcubierre sugirió que el viaje a velocidades mayores a la de la luz es posible si el cuerpo permanece en una porción plana del espacio-tiempo dentro de una burbuja de espacio deformado creada para moverse a velocidades superlumínicas. El concepto es similar a una alfombra mágica. La idea principal detrás de este concepto es que, a pesar de que ningún objeto puede viajar a una velocidad superior a la luz, no existe límite en cuanto a la habilidad de espacio-tiempo mismo para expanderse y contraerse. La única pista que tenemos actualmente es que la velocidad mínima de expansión del espacio-tiempo durante el periodo de inflación cosmológica fue de alrededor de 30 millones de billones de veces la velocidad de la luz.

El impulso warp se basa en el efecto gravitacional para comprimir el espacio-tiempo al frente de un vehículo espacial mientras al mismo tiempo se expande el espacio-tiempo atrás del mismo vehículo. El trozo de espacio-tiempo dentro de la burbuja warp es plano, por lo tanto la nave espacial flota en gravedad cero a lo largo de la onda de espacio-tiempo comprimido y expandido. El efecto neto es similar al que experimenta un surfista al deslizarse sobre una ola, en el cual la persona se encuentra casi estacionaria con respecto a la ola pero en realidad está viajando a la velocidad de esta. Mientras que muchos de los estudios teóricos consideran una burbuja warp que se mueve a 10 veces la velocidad de la luz, el hecho es que no existe un límite conocido para la velocidad potencial.

Dicha burbuja warp podría emplearse en principio para realizar viajes a velocidad sublumínica (viajes a velocidades menores a la luz) así como para viajes superlumínicos (viajes a velocidades mayores la luz). Esta puede parecer una elección tonta - ¿Porqué viajar más lento si se puede viajar más rápido? Sin embargo, es bastante probable que sea más fácil construir un impulsor warp capaz de desarrollar velocidades sublumínicas por un número de razones fundamentales. Además, el viaje espacial al 90 por ciento de la velocidad de la luz es muy superior a cualquier cosa que tenemos actualmente o que está en desarrollo.

Todo esto suena muy sencillo y en varias formas así es. Hasta el momento, los impulsores warp capaces de generar velocidades superlumínicas requieren en teoría energía y presión negativas para formar y desarrollar la burbuja warp. La materia consistente con tales propiedades no existe en la física clásica. Mientras que en la mecánica cuántica existen ciertas posibilidades para el fenómeno de la energía negativa, estas por lo general parecer ser muy adecuadas para generar la burbuja warp requerida.

Otro problema adicional es que se requiere una gran cantidad de energía negativa para crear la burbuja warp. Para el modelo original de Alcubierre, se requiere más energía negativa que el total de masa del Universo para conseguir que una pequeña nave espacial viaje a diez veces la velocidad de la luz. Afortunadamente, mejoras en el modelo han reducido los requerimientos de energía a una masa equivalente a unos cuantos cientos de kilogramos de materia con energía negativa. Por supuesto, aún no sabemos como obtener esa cantidad (ni ninguna otra), pero al menos se visualiza como una perspectiva más realista.

Materia con energía y presión negativas es llamada usualmente materia exótica y aún no conocemos ni hemos detectado ninguna. Sin embargo, otra posibilidad consiste en emplear energía oscura para expandir el espacio-tiempo - después de todo, así es como sabemos que la energía oscura existe, a través de la observación de la expansión acelerada del Universo. A pesar de que casi tres cuartas partes de la masa-energía del Universo es materia oscura, está esparcida muy finamente, a un equivalente de alrededor de 10 átomos de hidrógeno por cada litro de espacio. Debido a esto, el aprovechamiento de la energía oscura para los impulsores warp parece que es una tarea sencillamente monumental.

Esto no significa que sea imposible. Para poner esto en perspectiva, consideremos el magnetismo. El campo magnético interestelar es de alrededor de un nanoTesla, lo que equivale a una cincuentamilésima parte del campo magnético de la Tierra. Si esto es todo lo que sabemos del magnetismo, entonces aprovechar este para propósitos prácticos podría verse como algo imposible. Sin embargo, un pequeño magneto fabricado de elementos de tierras raras cuenta con un campo 100 millones de veces más poderoso que el campo magnético interestelar. Por eso, no es aconsejable eliminar imprudentemente posibilidades.

Todas las burbujas tienen dificultades desconocidas con relación a su activación y desactivación. No es que los modelos para estos procesos no puedan ser creados - más bien los modelos son demasiado complejos para su análisis. Además, las burbujas warp son simétricas, por lo tanto, otra dificultad consiste en conseguir que se muevan en una dirección u otra. Una redefinición de la teoría relativista de las burbujas warp sugiere una solución a este dilema, pero el análisis teórico parece ser defectuoso. No está claro si los fallos pueden ser parcheados sin perder el resultado.

Otro problema adicional con el impulsor de burbuja warp de viaje superlumínico incluye la aparente necesidad de generar el borde frontal del campo warp, el cual se mueve más rápido que la luz. En algunos casos, parece que sería imposible controlar un impulsor warp superlumínico desde una nave espacial dentro de una burbuja warp, lo cual ciertamente sería problemático ya que la nave continuaría viajando para siempre, o al menos hasta que choque con algo. Con respecto a chocar contra algo, los científicos aún no tienen idea de lo que pasaría si una burbuja warp impacta contra un objeto externo.

Muchos modelos de burbujas warp superlumínicas también presentan horizontes de sucesos visibles lo cual es probable que produzca altos niveles de radiación de Hawking. Algunos investigadores creen que la nave espacial sería incinerada por esta radiación mientras que otros creen que no sería un problema. A pesar de lo lejos que estamos de crear algo parecido a un impulsor warp,  parece probable que estos problemas pueden ser evitados.

Antes de crear una burbuja warp, sería bueno conocer algo acerca de como diversos fenómenos físicos pueden deformar el espacio realmente. Este es el objetivo detrás del nuevo Interferómetro de Campo Warp White-Juday de la NASA. Este dispositivo es un interferómetro convencional capaz de medir cambios de tan solo un nanómetro en longitudes de trayectoria distintas. En este caso, sin embargo, las longitudes de trayectoria no son modificadas moviendo los espejos, sino más bien por la deformación del espacio-tiempo en el pequeño volumen que se utilizará en el experimento. Cambios de longitud tan pequeños como una parte en diez millones serán detectados.

Deformación del espacio tiempo

El aparato será utilizado primero para comprobar si puede ser detectada alguna deformación del espacio-tiempo producto de un campo eléctrico generado por un electrodo con forma de anillo con un voltaje extremadamente alto. Si se detecta la deformación, se observará una señal óptica similar a la mostrada en la parte izquierda de la imagen anterior. Una vez que la señal es analizada, se generará un gráfico de la cantidad de deformación del espacio como una función de posición dentro del anillo cargado.

Si bien el impulsor warp que nos permita alcanzar las estrellas aún está demasiado lejos, esfuerzos serios para estudiar esta posibilidad se están llevando a cabo a pequeña escala. Probablemente en unos años sabremos si el impulsor war al estilo de Alcubierre puede ser una realidad o no.









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