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RADIACIÓN CHERENCOV, ENERGÍA DE VACIO Y WARP Radiación de Cherenkov La radiación de Cherenkov (también escrito Cerenkov o Čerenkov) es una radiación de tipo electromagnético producida por el paso de partículas en un medio a velocidades superiores a las de la luz en dicho medio. La velocidad de la luz depende del medio, y alcanza su valor máximo en el vacío. El valor de la velocidad de la luz en el vacío no puede superarse pero sí en un medio en el que ésta es forzosamente inferior. La radiación recibe su nombre del físico Pavel Alekseyevich Cherenkov quien fue el primero en caracterizarla rigurosamente y explicar su producción. Cherenkov recibió el Premio Nobel de Física en 1958 por sus descubrimientos relacionados con esta radiación. La radiación Cherenkov es un tipo de onda de choque que produce el brillo azulado característico de los reactores nucleares. Éste es un fenómeno similar al de la generación de una onda de choque cuando se supera la velocidad del sonido. En ese caso los frentes de onda esféricos se superponen y forman uno solo con forma cónica. Debido a que la luz también es una onda, en este casoelectromagnética, puede producir los mismos efectos si su velocidad es superada. Y esto, como ya se ha dicho, solo puede ocurrir cuando las partículas en un medio distinto del vacío, viajan a velocidades superiores a la de los fotones en dicho medio. La radiación Cherenkov sólo se produce si la partícula que atraviesa el medio está cargada eléctricamente, como por ejemplo, un protón. Para que se produzca radiación Cherenkov el medio debe ser un dieléctrico. Es decir; debe estar formado por átomos o moléculas capaces de verse afectados por un campo eléctrico. Por tanto, un protón viajando a través de un medio hecho de neutrones, por ejemplo, no emitiría radiación Cherenkov. Los rayos cósmicos, compuestos principalmente por partículas cargadas, al incidir (interaccionar) sobre los átomos y moléculas de la atmósfera terrestre (el medio), producen otras partículas, las cuales producen más partículas, y éstas producen más, creándose una verdadera cascada de partículas (muchas de ellas cargadas eléctricamente). Cada una de estas partículas polariza asimétricamente las moléculas de nitrógeno y oxígeno (componentes principales de la atmósfera terrestre) con las que se encuentra a su paso, las cuales, al despolarizarse espontáneamente, emiten radiación Cherenkov (detectada con telescopios Cherenkov). Es decir; son las moléculas de la atmósfera (el dieléctrico) las que emiten la radiación, no la partícula incidente. La polarización es asimétrica porque las moléculas que hay delante de la partícula no se han polarizado cuando las de detrás ya lo han hecho. Las de delante no se han polarizado porque la partícula viaja más rápido que su propio campo eléctrico. Cuando la polarización es simétrica (cuando la partícula viaja a menor velocidad que la de la luz en el medio) no se produce radiación Cherenkov.


RADIACIÓN CHERENCOV, ENERGÍA DE VACIO Y WARP El efecto Cherenkov es de gran utilidad en los detectores de partículas donde la susodicha radiación es usada como trazador. Particularmente en los detectores de neutrinos en agua pesada como el Kamiokande. También en el tipo de telescopio conocido comotelescopio Cherenkov como el telescopio MAGIC, que detecta la luz Cherenkov producida en la atmósfera terrestre generada por la llegada de rayos gamma de muy alta energía (procedentes del espacio).

Energía de Vacío La energía del vacío es una clase de energía del punto cero existente en el espacio incluso en ausencia de todo tipo de materia. La energía del vacío tiene un origen puramentecuántico y es responsable de efectos físicos observables como el efecto Casimir. Asimismo la energía del vacío permite la disipación de un agujero negro descrita en la radiación de Hawking, así como predice la existencia de partículas virtuales que tienen un efecto medible. La energía del vacío tendría también importantes consecuencias cosmológicas estando relacionada con el periodo inicial de expansión inflacionaria y con la aceleración de laexpansión del Universo. Algunos astrofísicos piensan que la energía del vacío podría ser responsable de la energía oscura del Universo (popularizada en el término quintaesencia) relacionada con la constante cosmológica de la relatividad general. Esta energía oscura desempeñaría un papel similar al de una fuerza de gravedad repulsiva contribuyendo a la expansión del Universo. Historia En 1934 Georges Lemaître utilizó una ecuación análoga a una ecuación de estado de un gas ideal para interpretar la constante cosmológica en términos de densidad de energía del vacío. En 1973, Edward Tryon propuso que el Universo podría ser una fluctuación cuántica del vacío en el que la fluctuación positiva estaría representada por la masa y la energía, y la fluctuación negativa por la energía potencial gravitatoria global del Universo. Durante los años 1980 se realizaron numerosos intentos de relacionar la energía del vacío con la Teoría de Gran Unificación que pudiera ser confirmada por las observaciones astrofísicas. Hasta ahora estos esfuerzos han fracasado.

Warp y Star Trek El empuje warp, empuje por curvatura impulso de deformación o impulso distorsión es una forma teórica de propulsión superlumínica.

de


RADIACIÓN CHERENCOV, ENERGÍA DE VACIO Y WARP Este empuje permitiría propulsar una nave espacial a una velocidad equivalente a varios múltiplos de la velocidad de la luz, mientras se evitan los problemas asociados con la dilatación relativista del tiempo. Este tipo de propulsión se basa en curvar o distorsionar el espacio-tiempo, de tal manera que permita a la nave «acercarse» al punto de destino. El empuje por curvatura no permite, ni es capaz de generar, un viaje instantáneo entre dos puntos a una velocidad infinita, tal y como ha sido sugerido en algunas obras de ciencia ficción, en las que se emplean tecnologías imaginarias como el hipermotor o el motor de salto. Una diferencia entre la propulsión a curvatura y el uso del hiperespacio es que en la propulsión a curvatura, la nave no entra en un universo (o dimensión) diferente: simplemente se crea alrededor de la nave una pequeña «burbuja» (burbuja warp) en el espacio-tiempo, y se generan distorsiones del espacio-tiempo para que la burbuja se «aleje» del punto de origen y se «aproxime» a su destino. Las distorsiones generadas serían de expansión detrás de la burbuja (alejándola del origen) y de contracción delante de la burbuja (acercándola al destino). La burbuja warp se situaría en una de las distorsiones del espacio-tiempo, sobre la cual cabalgaría de manera análoga a como los surfistas lo hacen sobre una ola de mar. El empleo de la curvatura espacial como medio de trasporte es un concepto que ha sido objeto de tratamiento teórico por algunos físicos (como Miguel Alcubierre con su métrica de Alcubierre, y Chris Van Den Broeck). El empuje warp o warp drive es famoso por ser el método de desplazamiento empleado en el universo ficticio de Star Trek.

El motor warp en Star Trek Evolución de los motores warp En la historia de Star Trek se reconoce que el motor de curvatura fue inventado, en la Tierra, por Zefram Cochrane. La película Star Trek: Primer Contacto muestra como, en el año 2063, Cochrane realiza el primer viaje de curvatura de la especie humana, usando un antiguo misil nuclear intercontinental, modificado para viajar en el espacio y, una vez ahí, generar una burbuja warp. Cochrane, para crear la burbuja warp alrededor de la nave -y distorsionar el Espacio-tiempo para su desplazamiento- precisó de una inmensa cantidad de energía (que obtuvo gracias a la reacción entre materia-antimateria). Este primer viaje supuso un hito, permitió alcanzar un factor de curvatura de 1,0 y condujo directamente al primer contacto con una raza extraterreste: los vulcanos. En la protosecuela Star Trek: Enterprise se establece que otras civilizaciones disponían del motor de curvatura antes que los humanos, como los vulcanos, siendo estos los que disponían de la tecnología de propulsión a curvatura más avanzada del siglo XXI. En esta serie se muestran los viajes de la primera nave terrestre capaz de obtener un factor de curvatura de 5,1 lo que aplicando la «fórmula de curvatura», equivale a unos


RADIACIÓN CHERENCOV, ENERGÍA DE VACIO Y WARP 39 767 468,5 km/s (kilómetros por segundo), alcanzando la estrella más próxima a la Tierra (Próxima Centauro, a 4,25 años luz) en aproximadamente 11,69 días. En la serie clásica (mitad del siglo XXIII) las naves son capaces de obtener un factor de curvatura de 8 (distancia Tierra - Próxima Centauro en 3,029 días). Es necesario destacar que las velocidades equivalentes de los factores de curvatura no han sido proporcionados en ningún episodio o película de Star Trek. Los valores indicados en este artículo se han encontrado (o extrapolado) en manuales técnicos u otros medios electrónicos cuya propiedad está vinculada a los poseedores de los derechos de Star Trek.

Transwarp Este término ha sido empleado refiriéndose a la forma avanzada de propulsión que excede los límites de los motores de curvatura tradicionales. Por lo general, este sistema transwarp es comúnmente utilizado por los borg, aunque la flota estelar también realizó algunos experimientos en esa línea, tal y como se observa en Star Trek III: En busca de Spock. Algunos episodios de Voyager y The Next Generation parecen indicar que el sistema transwarp empleado por los Borg se describe mejor como un conducto (del tipo agujero de gusano) a través del subespacio (es una característica del espacio-tiempo el cual facilita el tránsito superluminal, en la forma de viaje interestelar o de transmisión de información), en el cual se introduce la nave trasladandose, por su interior, al punto de destino. Los borg descubrieron la existencia de los conductos transwarp y configuraron redes de conductos entre sectores importantes de la galaxia para moverse rápidamente a través de la galaxia. (Eso se puede ver en el episodio de la serie Voyager «Endgame»). Estos conductos transwarp utilizados por los borg, son activados mediante un pulso de taquiones(partículas que se desplazan a velocidades superlumínicas y permiten viajar, de forma equivalente, a veinte veces los factores warp de los motores de curvatura tradicionales. Además, los Borg utilizan bobinas transwarp para generar conductos transwarp temporales.

Velocidad de curvatura. Factor de curvatura La unidad empleada con la velocidad de curvatura es el factor de curvatura (factor warp). La equivalencia entre factores de curvatura obtenidos por los reactores warp y velocidades medidas en múltiplos de la velocidad de la luz es en cierto modo ambigua. Según la guía para escritores de episodios de Star Trek de la Serie Original, los factores warp se obtienen mediante la aplicación de la siguiente fórmula cúbica:


RADIACIÓN CHERENCOV, ENERGÍA DE VACIO Y WARP

donde w es el factor warp, es la velocidad medida en el espacio normal y c es la velocidad de la luz. Según esta fórmula, «warp 1» es equivalente a la velocidad de la luz, «warp 2» equivale a 8 veces la velocidad de la luz, «warp 3» equivale a 27 veces la velocidad de la luz, etc. Tabla de equivalencias Factor curvatura y velocidad de la luz. Fact. Curvatura

Velocidad (múltiplos de c)

equivalente Tiempo necesario 1 pársec (en días).

1,0

1,0

1189,90

2,0

8,0

148,74

3,0

27,0

44,07

4,0

64,0

18,59

5,0

125,0

9,52

6,0

216,0

5,51

7,0

343,0

3,47

8,0

512,0

2,32

9,0

729,0

1,63

9,5

857,38

1,39

9,975

992,52

1,20

¿Y que es el pársec? El pársec o parsec (símbolo pc) es una unidad de longitud utilizada en astronomía. Su nombre se deriva del inglés parallax of one arcsecond (paralaje de un segundo de arco o arcosegundo). En sentido estricto pársec se define como la distancia a la que una unidad astronómica (ua) subtiende un ángulo de un segundo de arco (1"). En otras palabras, una estrella dista un pársec si su paralaje es igual a 1 segundo de arco. De la definición resulta que: 1 pársec = 206.265 ua (lo dudamos de momento)

para

recorrer


Efectos colaterales de los elementos superlumínicos