Adrián del Río Vega y José Navarro-Salas, investigadors de l'Institut de Física Corpuscular (IFIC), centre mixt del Consell Superior de Recerques Científiques (
La Gravity Research Foundation concede 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 (EE.UU.). Es la primera vez
desde la creación de esta institución en 1949 que este premio recae en científicos de
una institución española. 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. 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 nos 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”, explica José Navarro-Salas, catedrático
en el Departamento de Física Teórica de la Universitat de València y en el Instituto de
Física Corpuscular (IFIC).
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 precisamente en su origen a la fusión de dos agujeros negros. 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.
Los premios de la Gravity Research Foundation se instauraron con su creación en 1949
por el empresario e ingeniero del MIT Roger Babson para estimular la investigación
sobre la gravedad. En casi 70 años de premios la lista de galardonados es extensa, e
incluye alguno de los nombres de mayor prestigio en la Física: desde Steven Hawking
(ganador en 1971 con una disertación sobre agujeros negros) y Roger Penrose
(ganador en 1975 con un ensayo sobre el gravitón, el cuanto de la gravedad) hasta
John Ellis, físico teórico del CERN (ganador en 1999). El propio Iván Agulló, que se
doctoró en el IFIC, bajo la dirección de José Navarro-Salas, ya obtuvo este galardón en
2011, junto a Leonard Parker por un trabajo sobre la influencia de la mecánica cuántica
en las fluctuaciones de temperatura del fondo cósmico de microondas del Universo
primigenio.
Varios ganadores del Premio Nobel aparecen también en la lista, desde François
Englert (ganador en 1978 junto al desaparecido Robert Brout, y merecedor del Nobel
en 2013 junto a Peter Higgs por la famosa partícula que da masa al resto); George
Smoot (ganador en 1993 y Nobel de Física en 2006); Frank Wilczek (ganador en 2014 y
Nobel de Física en 2004); y Gerard 't Hooft (ganador en 2015 y Nobel de Física en
1999). El primer premio tiene una dotación en metálico simbólica de 4.000 dólares.
Más información:
José Navarro-Salas. Catedrático en el Departamento de Física Teórica de la Universitat de València y en el Instituto
de Física Corpuscular (IFIC). 96 354 45 96 // jnavarro@ific.uv.es
Adrián del Río Vega, Doctorando FPU en el Departamento de Física Teórica-IFIC de la Universidad de Valencia. 96
354 37 78 // Adrian.Delrio@ific.uv.es
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Agullo_Rio_Navarro_2017.pdf
Gravity Research Foundation: https://www.gravityresearchfoundation.org/year

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