Nada puede ir más rápido que la luz. Es una regla de la física entretejida en la estructura misma de la teoría especial de la relatividad de Einstein. Cuanto más rápido va algo, más se acerca a su perspectiva de congelar el tiempo hasta detenerlo.

Vaya aún más rápido y se encontrará con problemas de inversión del tiempo, estropeando las nociones de causalidad.

Pero los investigadores de la Universidad de Varsovia en Polonia y la Universidad Nacional de Singapur ya han empujado los límites de la relatividad para crear un sistema que no entre en conflicto con la física existente e incluso puede señalar el camino a nuevas teorías.

Lo que inventaron es una «extensión de relatividad especialque combina tres dimensiones de tiempo con una única dimensión de espacio («1+3 espacio-tiempo»), en contraposición a las tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal a las que estamos acostumbrados.

En lugar de crear grandes inconsistencias lógicas, este nuevo estudio agrega más evidencia para respaldar la idea de que los objetos podrían ir más rápido que la luz sin romper por completo las leyes actuales de la física.

«No hay una razón fundamental por la que los observadores que se mueven en relación con los sistemas físicos descritos con velocidades superiores a la velocidad de la luz no deban estar sujetos a esto», dijo. dice el físico Andrzej Dragande la Universidad de Varsovia, Polonia.

Este nuevo estudio se basa trabajo previo por algunos de los mismos investigadores que postulan que las perspectivas superlumínicas podrían ayudar a unir la mecánica cuántica con la de Einstein teoría especial de la relatividad – dos ramas de la física que actualmente no se pueden reconciliar en una sola teoría general que describe la gravedad de la misma manera que explicamos otras fuerzas.

Las partículas ya no se pueden modelar como objetos puntuales bajo este marco, como podríamos hacerlo en la perspectiva 3D (más larga) más mundana del Universo.

En cambio, para comprender lo que pueden ver los observadores y cómo podría comportarse una partícula superlumínica, tendríamos que recurrir a los tipos de teorías de campo que sustentan la física cuántica.

Según este nuevo modelo, los objetos superlumínicos se verían como una partícula que se expande como una burbuja en el espacio, no muy diferente de una onda a través de un campo. El objeto de alta velocidad, por otro lado, «probaría» varias líneas de tiempo diferentes.

Aun así, la velocidad de la luz en el vacío se mantendría constante incluso para los observadores que viajaran más rápido que ella, lo que preserva uno de los principios fundamentales de Einstein, un principio que anteriormente solo se pensaba en relación con los observadores que viajaban más lento que la velocidad de la luz. (como todos nosotros).

«Esta nueva definición preserva el postulado de Einstein de la constancia de la velocidad de la luz en el vacío, incluso para los observadores superlumínicos». dice Dragan.

«Así que nuestra relatividad especial extendida no parece una idea particularmente descabellada».

Sin embargo, los investigadores reconocen que pasar a un modelo de espacio-tiempo 1+3 plantea algunas preguntas nuevas, aunque responde a otras. Sugieren que es necesario ampliar la teoría de la relatividad especial para incorporar marcos de referencia más rápidos que la luz.

Esto bien puede implicar tomar prestado de teoría cuántica de campos: una combinación de conceptos de la relatividad especial, la mecánica cuántica y la teoría clásica de campos (que tiene como objetivo predecir cómo los campos físicos interactuarán entre sí).

Si los físicos tienen razón, cada partícula en el Universo tendría propiedades extraordinarias en la relatividad especial extendida.

Una de las preguntas planteadas por la investigación es si alguna vez podremos observar este comportamiento extendido, pero responder eso requerirá mucho más tiempo y muchos más científicos.

«El mero descubrimiento experimental de una nueva partícula fundamental es una hazaña digna del Premio Nobel y factible en un gran equipo de investigación que utiliza las últimas técnicas experimentales». dice el físico Krzysztof Turzyńskide la Universidad de Varsovia.

«Sin embargo, esperamos aplicar nuestros resultados a una mejor comprensión del fenómeno de la ruptura espontánea de la simetría asociada con la masa de la partícula de Higgs y otras partículas en el modelo estandarespecialmente al comienzo del Universo».

La investigación fue publicada en Gravedad Clásica y Cuántica.