¿Qué nos pasaría si viajásemos a la velocidad de la luz?

(Imagen que no aporta nada sobre la velocidad de la luz pero que hace bonito)

Siempre oímos hablar de que la velocidad de la luz es la velocidad máxima alcanzable, que salvo la luz nada se puede mover a esa velocidad en el universo. Pero, ¿realmente sabes cuál es el motivo de esto? ¿acaso tiene sentido? Seguramente te estés preguntando si no sería posible coger una partícula cualquiera y acelerarla hasta conseguir ponerla a una velocidad cercana a la velocidad de la luz, y entonces empujarla un poquito más, lo suficiente como para poder igualarla o incluso superarla. Al fin y al cabo sería solo un poquito más... ¿no? Si quieres saber la respuesta sigue leyendo.

Empecemos por aclarar lo que es la velocidad de la luz.

La velocidad de la luz es el espacio que recorren los fotones en el vacío en un tiempo determinado y este valor es nada menos que de 300.000 Km/s. O sea que en lo que tú tardas en decir fotón, el fotón ya ha recorrido 300.000 Km. Para que te hagas una idea, la distancia entre la Tierra y la Luna es de unos 384.400 Km, de modo que un fotón procedente de la Luna llegará a la Tierra en poco más de un segundo. La luz proveniente del Sol, que está a 149,6 millones de km de distancia, tardará en llegar unos 8 minutos.

Una vez aclarado esto podemos pasar a hablar un poco sobre la teoría relatividad de Einstein.

Todos conocemos esta ecuación, supongo:

E = mc²

Te suena, ¿verdad? Sí, es la fórmula más conocida de la física, aunque no todo el mundo sabe interpretarla. Pero no te preocupes, lo sepas o no, en Peladillo Cuántico nos gusta dejar todo bien atado. En la famosa fórmula de Einstein, E representa la energía de un objeto en cuestión, la m sería su masa y c² corresponde al valor de la velocidad de la luz (al cuadrado).

Lo que viene a decir esta fórmula es que la velocidad de la luz al cuadrado multiplicada por la masa produce una cantidad determinada de energía, o lo que es lo mismo: a mayor masa mayor energía. Vamos, que son directamente proporcionales. Pero en realidad esa es la fórmula abreviada de la verdadera fórmula de la relatividad, la cual sería esta:

En esta fórmula vemos dos diferencias: por un lado tenemos m que es la masa en reposo (a continuación veremos que no es lo mismo la masa en reposo que la masa en movimiento), y por otro lado está 𝛾 (gamma) que viene a ser un factor numérico que depende de la velocidad. Para entenderlo mejor esta es la expresión de gamma:

Como vemos, en el denominador aparecen la velocidad y la velocidad de la luz. Esto significa que cuanto mayor sea la velocidad a la que se mueve el objeto o partícula, mayor es también el valor de gamma, puedes probar a dar valores a v para comprobarlo. Si v se aproximara a c (la velocidad de la luz), gamma cogería un valor extremadamente grande, mientras que con una velocidad pequeña el valor de gamma disminuye acercándose a 1.

Si volvemos a la fórmula anterior obtendremos nuestra respuesta. Dijimos que cuanto mayor sea la velocidad mayor será también la energía. Al aumentar el valor de gamma se incrementaría la masa y como consecuencia la energía también aumentaría. O sea, que será necesaria cada vez más energía para mover esa partícula cada vez a mayor velocidad.

De hecho, dado que la energía y la masa son directamente proporcionales, al incrementar la velocidad no solo se está aumentando la energía, sino que la masa del objeto también aumenta. O sea, que cuanto más rápido se mueve un objeto más energía posee y más "pesa" (dicho muy vulgarmente, que no se enfaden los sensibles). Y como te imaginarás, no es lo mismo mover una canica que un autobús.

Volvamos a la pregunta del principio de esta entrada y con estos conocimientos volvamos a pensar en la partícula acelerada de nuestro experimento. Si quisiéramos acelerar algo, por ejemplo un muón, y lo metemos en un acelerador de partículas para aplicarle una velocidad cercana a la de la luz, necesitaremos una cantidad enorme de energía. Piensa en la cantidad de energía que utilizan en el CERN para acelerar Hadrones y el tamaño que tiene para que pueda realizar sus funciones. El LHC acelera partículas hasta un 99,9999991% la velocidad de la luz. Respondiendo a las preguntas del principio de esta entrada, cada vez que quisiéramos acelerar un poco más esa partícula se necesitaría todavía más cantidad de energía y como consecuencia cada vez aumentaría más su masa. Al final, para conseguir que esa partícula se moviera a la velocidad de la luz se necesitaría una cantidad infinita de energía y la partícula tendría una cantidad infinita de masa, lo cual es imposible.

Dicho esto, no me gustaría terminar la entrada sin decir que en realidad, al igual que ocurre con el espacio y con el tiempo, la masa y la energía son en realidad dos expresiones de lo mismo, es decir, son equivalentes. De hecho, la masa es una forma de manifestarse que tiene la energía, o como decía Einstein, "dos caras de la misma moneda".