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La tercera ley de Newton

Un truco físico le gana a la tercera ley de Newton

Isaac Newton fue derrotado: un equipo de investigadores alemanes logró recientemente demostrar que, en casos particulares, el tercer principio de la dinámica no funciona. Lástima que para incriminar al científico inglés sus colegas contemporáneos lo hayan engañado, al menos un poco. Pero vayamos en orden.

La tercera ley de Newton: el principio de acción y reacción.
La tercera ley de Newton se aplica a los sistemas inerciales, es decir, aquellos sistemas en los que un punto no sometido a fuerzas mantendrá su estado de calma, por ejemplo un libro sobre una mesa.

Bueno, en estos sistemas, cada fuerza producida en un cuerpo corresponde a una fuerza igual y opuesta en otro cuerpo. Un ejemplo clásico es el de las bolas de billar, que cuando chocan se desprenden en direcciones opuestas.

Si la luz es más rápida que la luz…
Sin embargo, Ulf Peschel y sus colegas de la Universidad de Erlangen-Nuremberg han logrado que los pulsos de láser choquen dentro de un circuito de , evitando el efecto «bola de billar» y superando así un principio físico establecido en 1687 en el campo.

Pero para demostrar este efecto tuvieron que dar a luz una masa, pequeña, muy pequeña, pero aún así mayor que cero. Y aquí está el truco.

Ya a principios de los 90 la NASA había buscado una forma de superar el principio de acción y reacción: teóricamente, si uno de los dos cuerpos tuviera masa negativa, después de la colisión ambos se acelerarían en la misma dirección. Si las dos masas siguieran interactuando, habría una aceleración continua, que tarde o temprano empujaría a las dos masas a velocidades superiores a la de la luz.
Esta especulación está en la base de bend engines(si recuerdas Star Trek tienes razón: haz clic aquí para saber más), cuya realización choca con otro principio físico: una masa no puede tener un valor negativo. Incluso la antimateria, cuyas partículas tienen carga y giran en sentido contrario al de la materia, tiene masa positiva.

¿Cuánto pesa la luz?
Lo que Peschel y sus colaboradores hicieron fue equipar en masa a los fotones, es decir, las partículas de luz. O más bien, hicieron que los fotones actuaran como si tuvieran una masa. Para obtener este resultado dispararon los pulsos de láser a través de un cristal especial, que a través de un complicado juego de reflejos y refracciones los ha, de hecho, frenado dándoles propiedades físicas iguales a las de las partículas con masa.

Jugando con la forma de las ondas de luz y la estructura del cristal, los investigadores pudieron crear pulsos de luz con «masa virtual» negativa y hacerlos colisionar con los de «masa virtual» positiva. Sin embargo, para lograr la interacción entre estas extrañas entidades físicas, necesitarían cristales extraordinariamente largos.

Los científicos han resuelto el problema haciendo dos anillos de fibra óptica dispuestos en 8, uno de los cuales es ligeramente más pequeño que el otro, y dispararon en él los pulsos de láser en la misma dirección. En el punto de contacto los impulsos del primer bucle ceden algunos fotones al impulso del segundo: después de unos pocos bucles se crea un patrón de interferencia tal que uno de los dos impulsos tiene masa positiva y el otro negativa.

Cuando el impulso de masa positivo y negativo chocan a su vez, en realidad se aceleran en la misma dirección, desafiando la tercera ley de Newton. Y con cada pasada aceleran más y más.

El ordenador pasado mañana
Manteniendo el bucle indefinidamente, los científicos han logrado algo muy similar a un pequeño motor de curvatura. ¿Será usado para construir los strong>ships del futuro? Probablemente no, pero según Peschel podría ser usado para construir ccomputadoras mucho más rápidas que las actuales. Por ejemplo, dando una masa virtualmente negativa a los electrones en los semiconductores de los circuitos y procesadores electrónicos. O para construir pantallas de láser de nueva generación, donde el bucle controla la longitud de onda de los fotones y por lo tanto el color de la luz.
«Pero», advierte el científico, «la aplicación práctica de este estudio podría ser bastante compleja».

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