La Gravity Research Foundation premia por primera vez un ensayo de científicos de una institución española, el IFC

José Navarro-Salas, Adrián del Río Vega e Iván Agulló proponen en su trabajo que la gravedad "tendría otro efecto en la luz además de los ya conocidos"

Foto: IFIC
Foto: IFIC

Europa Press. La Gravity Research Foundation ha concedido el primer premio de su concurso anual de ensayos a tres físicos españoles, José Navarro-Salas y Adrián del Río Vega, investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València, y a Iván Agulló, investigador de la Universidad Estatal de Louisiana (EEUU).

Es la primera vez desde la creación de esta institución en 1949 que este premio recae en científicos de una institución española, según han informado las tres entidades en respectivos comunicados. Entre los ganadores de este premio, mediante el que la Gravity Research Foundation busca promover la investigación sobre la gravedad, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, están científicos de la talla de Stephen Hawking y Roger Penrose, así como varios ganadores del Premio Nobel en Física como George Smoot, Gerard ‘t Hooft, Frank Wilczek o François Englert.

El trabajo galardonado con el primer premio en la edición de 2017 del concurso ‘Gravity and handedness of photons’ propone que la gravedad “tendría otro efecto en la luz además de los ya conocidos”. “Desde la Teoría de la Relatividad General de Einstein, se sabe que un campo gravitatorio modifica tanto la trayectoria como la frecuencia de la luz”, han dicho.

El trabajo premiado propone un “nuevo efecto”: “el estado de polarización de la luz podría también verse alterado en presencia de la gravedad”. La luz es una onda electromagnética, es decir, oscilaciones de los campos eléctrico y magnético que se propagan en el espacio.

Estas oscilaciones son perpendiculares a la dirección de propagación y, aplicando determinados filtros, la dirección de la oscilación puede dirigirse, esto es, “polarizarse”. Además, la física cuántica enseña que la luz está constituida por cuantos, ‘paquetes’ con una cantidad de energía mínima que se comportan como partículas (fotones), que también pueden caracterizarse por su polarización.

Lo que proponen los investigadores españoles es que la gravedad “puede distinguir de manera sutil las dos posibles polarizaciones de los fotones (“a izquierdas” o “a derechas”, de ahí el título en inglés handedness) en su propagación”.

Cuando la luz viaja por el espacio, lo hace en unas condiciones en las que los campos eléctrico y magnético que la definen como onda no se distinguen. Para la física ésta es una simetría fundamental, que se mantiene en todas las situaciones. Como consecuencia, la polarización de los fotones “no se alteraría durante su viaje”.

Pero los investigadores españoles han observado la situación “desde el punto de vista de la física cuántica, y aquí surgen las sorpresas”. “Al combinar las leyes cuánticas que rigen el comportamiento de los cuantos de luz (fotones) y la Relatividad General de Einstein se produce una ruptura cuántica de esta simetría”, ha descrito José Navarro-Salas, catedrático en el Departamento de Física Teórica de la Universitat de València y en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC).

Implicaciones para la Física. Es la primera vez que se propone que esta simetría “podría romperse en presencia de campos gravitatorios, de ahí la innovación del trabajo y su reconocimiento con este premio”. El ensayo también estudia las consecuencias de esta ruptura de simetría. En situaciones “extremas” en el cosmos, como el colapso de una estrella a un agujero negro, o en la fusión de dos agujeros negros, la gravedad podría modificar la polarización de los fotones que componen la luz que pasara por sus proximidades. Las implicaciones que esto tiene para la física son “muy significativas”.

Las ondas gravitacionales detectadas por primera vez por el experimento LIGO en 2016 apuntan en su origen a la fusión de dos agujeros negros. Según han explicado, su “intenso y especial campo gravitatorio sugiere estudiar su influencia sobre la polarización de los fotones”. Y estos cambios en la polarización de los fotones debidos a la gravedad “podrían afectar también a los estudios del satélite Planck, que observa la primera luz del Universo”.

Según Adrián del Río, “este efecto abriría la puerta a nuevos fenómenos físicos, como la creación de fotones con diferente polarización en estos escenarios, algo similar a la ‘radiación de Hawking’ que emitiría un agujero negro”. Los investigadores españoles, que han publicado en ‘Physical Review Letters’ sobre el tema, exploran ahora las posibles aplicaciones experimentales de su trabajo.

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