La falsedad de la "masa relativista"

Miriam Pousa

Puede que este post vaya totalmente en contra de lo que se estudia en segundo de bachillerato, dado que la primera vez que se introduce la idea de la Teoría de la Relatividad de Einstein, las primeras nociones a introducir suenan como: ''la masa del objeto varía'', ''aumento de masa'', e incluso nos introducen una fórmula para redefinir la masa (M=γm)

Este post está escrito porque todo eso, correctamente hablando, no es cierto. El concepto de ''masa relativista'' está muy bien para una clase en la que las nociones de relatividad y momento (masa por la velocidad del cuerpo) no son muy extensas, pero como este blog está dedicado a gente que se interesa por la ciencia y la física, ¡vamos a ser correctos!

Lo primero que hemos de tener claro siempre es que LA MASA ES UN INVARIANTE, es más, cuando se descubren nuevas partículas, lo primero en estudiar siempre es su masa, dado que ésta no varía, independientemente de la formulación que usemos para estudiarla.

Ahora bien, ¿qué es lo que sucede realmente al estudiar partículas que se mueven a velocidades relativistas?

Bueno, como bien sabemos, no se puede acelerar una partícula por encima de la velocidad de la luz; cuando una partícula se encuentra acelerada en las proximidades de la velocidad de la luz (por ejemplo, 0,6c ) necesita mucha más energía para continuar aumentando su velocidad. Es aquí donde introducimos el concepto erróneo de masa relativista. NO es la inercia (oposición al cambio del movimiento) del cuerpo la que aumenta, la masa NO se incrementa, puesto que la masa NO depende de la velocidad. 

Durante un tiempo se pensó que la ‘’masa relativista’’ era el verdadero concepto de masa. Parecía algo lógico, ya que si definimos la masa como la ‘’resistencia de un cuerpo a variar su velocidad’’, es decir, como el cociente entre fuerza y aceleración, resulta que aumentaría con la velocidad. Pero con la Relatividad General y la Teoría Cuántica de Campos, se vio que esto era un ERROR. 

De modo que, si no varía la masa, ¿qué sucede? Bien, lo que en realidad varía es ¡el tiempo! Sí, con la teoría de la Relatividad Especial  se entendió que lo que hasta el momento había sido una constante (el tiempo), era en realidad una variable, y una vez introducida la nueva concepción del tiempo, se dedujo que lo que en realidad sucedía en las proximidades de la velocidad de la luz era que el tiempo que tardaba la partícula en “responder’’ conforme se aproxima a la velocidad de la luz, era cada vez mayor, de modo que la inercia del cuerpo perdió su protagonismo, para ceder el papel al tiempo. 

Así que, una vez tenemos el concepto de “tiempo variable’’ y de ‘’masa invariante’’, podremos dejar a un lado la “masa relativista’’, dado que algún físico (incluida yo) puede disgustarse oyendo hablar del “aumento de masa”; pero como en segundo de bachillerato no estamos familiarizados aún con la Mecánica Relativista, podremos mantener el concepto de “masa relativista” como una mera aproximación, dado que el efecto (en última instancia) es el mismo, aunque no sea estrictamente correcto hablar en esos términos.

El primer púlsar de neutrones en Andrómeda

Miriam Pousa

Las estrellas de neutrones son los objetos más densos que conocemos de nuestro universo, tanto que solo unas cuantas propiedades cuánticas evitan que se conviertan en agujeros negros.. Pero, ¿cómo se forman estas curiosas estrellas que atraen tanto la atención de los amantes de la astrofísica?

Cuando una estrella llega al final de su vida, puede optar por varios caminos, dependiendo de su naturaleza. Por ejemplo, nuestro Sol expulsará el gas de su superficie al espacio y acabará convirtiéndose en una enana blanca. Pero nuestro Sol no es una estrella supermasiva. Las estrellas supermasivas nos ofrecen un gran espectáculo con su final, una supernova. Pero ahí no se acaba todo.. 

Cuando una estrella muy masiva agota su combustible nuclear, su núcleo puede volverse inestable. La gravedad de tanta masa atrae con fuerza a todos los átomos, que no son más que una sopa de partículas muy caliente ('muy muy muy caliente'). Así, el núcleo se vuelve cada vez más y más denso, hasta tal punto que los electrones y los protones se "funden" en neutrones. En realidad, la gravedad podría seguir actuando hasta el infinito, dado que como ya no hay combustible que produzca fusión, no hay ninguna ninguna fuerza que la contrarreste. Sin embargo la presión de degeneración, que es una presión que se debe a la naturaleza cuántica de las partículas, permite que se forme la densísima estrella de neutrones sin que termine de colapsar sobre si misma.

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Increíble, ¿verdad? Pero estos objetos pueden ser todavía más peculiares. Estas estrellas pueden girar sobre sí mismas, hasta varios cientos de veces por segundo (un punto de su superficie puede moverse a una velocidad de 700.000 km/s. Una estrella que se colapsa debe conservar su momento angular (el momento angular es una magnitud física que se calcula conociendo la masa, el ''tamaño'', y la velocidad de rotación de un cuerpo), por ello, si la masa se mantiene constante y el tamaño disminuye, la velocidad debe aumentar como compensación. Cuando esto sucede, hablamos de un púlsar, ya que la estrella emitirá rayos de alta energía (señales pulsantes), los cuales nos llegan de manera intermitente (como un faro). Estos ''chorros'' de radiación son emitidos desde los polos magnéticos de la estrella, como si fueran cañones de radiación electromagnética muy intensa y muy dirigida. Por ello, los púlsares son objetos muy muy brillantes en el espacio, pero para poder observarlos desde la Tierra la estrella debe estar orientada de manera adecuada.

Conocemos ya muchas estrellas de neutrones y púlsares en el espacio, siendo el más famoso el púlsar de la Nebulosa del Cangrejo, en la constelación de Tauro, con una frecuencia de 30 giros por segundo.

Pero nuestra querida Andrómeda no se quiere quedar atrás en esta historia, y nos trae una estrella de neutrones bastante peculiar...