Speed of Light
¿Qué es la velocidad de la luz?
En algún punto del espacio exterior, a miles de millones de años luz de la Tierra, la luz original asociada al Big Bang del universo está abriendo nuevos horizontes a medida que sigue desplazándose hacia afuera. Contrariamente, otra forma de radiación electromagnética que se origina en la Tierra, las ondas de radio del nuevo episodio de The Lucy Show están retransmitiendo un estreno en algún punto del espacio lejano, aunque de amplitud considerablemente reducida.
El concepto básico subyacente de ambos eventos es la velocidad de la luz (y todas las otras formas de radiación electromagnética).
Rapidez de la velocidad de la luz
La velocidad de la luz, que ha sido examinada exhaustivamente por los científicos, ahora se expresa como un valor constante denotado en ecuaciones mediante el símbolo c. La velocidad de la luz en km, que es de casi 300.000 kilómetros por segundo, no es una constante sino la velocidad máxima en un vacío y puede manipularse cambiando el medio o con interferencia cuántica.
La luz que viaja en una sustancia uniforme, o medio, se propaga en línea recta a una velocidad relativamente constante, a no ser que se refracte, refleje, difracte o perturbe de otra forma. Este hecho científico consolidado no es producto de la Era atómica ni siquiera el Renacimiento, sino que fue promocionada originalmente por el célebre erudito griego Euclides en el año 350 AC en su famoso tratado Óptica. Sin embargo, la intensidad de la luz (y otra radiación electromagnética) es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia recorrida. Por ello, después de que la luz haya recorrido dos veces una distancia específica, la intensidad cae por un factor de cuatro.
¿Qué rapidez tiene la velocidad de la luz en el aire y el agua?
Cuando la luz que viaja por el aire entra en un medio distinto, como un vidrio o el agua, la velocidad y la longitud de onda de la luz se reducen (Figura 2), aunque la frecuencia permanece inalterada. La luz viaja a aproximadamente 300.000 kilómetros por segundo en un vacío, lo que tiene un índice de refracción de 1,0, pero se ralentiza a 225.000 kilómetros por segundo en el agua (índice de refracción de 1,3; consulte la Figura 2) y de 200.000 kilómetros por segundo en el vidrio (índice de refracción de 1,5). En un diamante con un índice de refracción relativamente alto de 2,4, la velocidad de la luz se reduce a un avance lento (125.000 kilómetros por segundo), siendo un 60% inferior a su velocidad máxima en un vacío.
Debido a los enormes desplazamientos que recorre la luz en el espacio exterior entre galaxias (consulte la Figura 1) y dentro de la Vía láctea, la expansión entre las estrellas se mide en años luz en lugar de kilómetros, que es la distancia que recorrería la luz en un año. Un año luz es igual a 9,5 billones de kilómetros o cerca de 5,9 billones de millas. La distancia de la Tierra a la siguiente estrella más cercana más allá de nuestro sol, Próxima Centauri, es de 4,24 años luz aproximadamente. Por comparación, se estima que la Vía láctea está a unos 150.000 años luz de diámetro y la distancia hasta la galaxia Andrómeda es de 2,21 millones de años luz aproximadamente. Esto significa que la luz que sale de la galaxia de Andrómeda hace 2,21 millones de años luz está justo llegando a la Tierra, a no ser que se vea afectara por cuerpos celestiales reflectantes o residuos refractivos.
![Imagen que muestra la rapidez de la velocidad de luz al viajar por agua, vidrio y diamante]](https://static3.olympus-lifescience.com/data/olympusmicro/primer/lightandcolor/images/lightspeedfigure2.jpg?rev=B326)
Cuando los astrónomos observan el cielo nocturno, están observando una mezcla de tiempo real, pasado reciente e historia ancestral. Por ejemplo, durante el periodo de los astrónomos babilonios, los astrólogos árabes y los astrónomos griegos describieron las constelaciones estelares Escorpión Scorpius (o Escorpio para los astrólogos) con la cola de un escorpión. La estela de la estrella y otras en esta misma constelación han aparecido como novedades en el ciclo entre los años 500 y 1000 DC, pero ya no son visibles para los astrónomos actuales. Aunque algunas de las estrellas que se han observado en el cielo nocturno de la Tierra ya han desaparecido, las ondas de luz que transportan sus imágenes siguen llegando al ojo humano y los telescopios. De hecho, la luz procedente de su destrucción (y la oscuridad de su ausencia) todavía no ha cruzado las enormes distancias del espacio lejano porque no ha pasado el tiempo suficiente.
Historia temprana de la velocidad de luz
Empédocles de Agrigento, que vivió en el año 450 AC aproximadamente, fue uno de los primeros filósofos de los que se tiene constancia en especular que la luz viajaba con una velocidad finita. Casi un milenio más tarde, cerca del año 525 AD, el erudito y matemático romano Anicius Boethius intentó documentar la velocidad de la luz, pero después de ser acusado de traición y brujería, fue decapitado por sus divulgaciones científicas. Desde las aplicación temprana del polvo negro para los fuegos artificiales y señales por los chinos, el hombre no ha parado de preguntarse por la velocidad de la luz. Con la ráfaga de luz y color que precede al sonido explosivo varios segundos, no necesitó un cálculo preciso para darse cuenta de que la velocidad de la luz superaba naturalmente la velocidad del sonido.
Velocidad de la luz en materiales transparentes
Descubra cómo se reduce la velocidad de la luz en proporción al índice de refracción de un material cuando la luz penetra en un nuevo medio transparente, como el aire, el agua o el vidrio.
Los secretos chinos sobre los explosivos avanzaron hasta el oeste durante la mitad del S.XIII y, con ellos, surgieron preguntas sobre la velocidad de la luz. Antes de este periodo, otros estudios habían considerado la ráfaga de luz que prosigue al estallido de un trueno, que suele producirse durante las tormentas, pero no ofrecían explicaciones científicas plausibles sobre la naturaleza del retardo. El erudito árabe Alhazen fue el primer científico óptico serio en sugerir (cerca de 1000 AD) que la luz tenía una velocidad finita, y en el año 1250 AD, el pionero británico en elementos ópticos, Roger Bacon, escribió que la velocidad de la luz era finita, aunque muy rápida. Con todo, la opinión ampliamente aceptada por la mayoría de científicos durante este periodo era que la velocidad de la luz era infinita y no podía medirse.
En 1572, el famoso astrónomo danés Tycho Brahe fue el primero en describir una supernova que se produjo en la constelación Casiopea. Tycho quedó perplejo e intrigado después de ver cómo "una nueva estrella" aparecía de repente en el cielo, después se intensificaba lentamente su brillo y después se desvanecía de la vista en un periodo de 18 meses. Estas novedosas visiones celestiales llevaron a Brahe y sus contemporáneos a cuestionarse la noción aceptada ampliamente de un universo perfecto e inalterable con una velocidad de la luz infinita. La creencia de que la luz tiene una velocidad infinita era difícil de desbancar, aunque unos pocos científicos empezaban a cuestionarse la velocidad de la luz en el S.XVI. En el año 1604 el físico alemán Johannes Kepler especuló que la velocidad de la luz era instantánea. Johannes añadió en sus notas publicadas que el vacío del espacio no ralentizaba la velocidad de la luz, menoscabando en cierta medida la búsqueda del éter que realizaron sus contemporáneos porque supuestamente llenaba el espacio y transportaba la luz.
Estimaciones de Ole Roemer sobre la velocidad de la luz
Poco después de la invención y algunos ajustes relativamente rudimentarios en el telescopio, el astrónomo danés Ole Roemer (en 1676) fue el primer científico en realizar un intento riguroso de estimar la velocidad de la luz. Estudiando la luna Io de Júpiter y sus eclipses frecuentes, Roemer pudo predecir la periodicidad de un periodo de eclipse para la luna (Figura 3). Sin embargo, después de varios meses, se dio cuenta de que sus predicciones eran cada vez menos precisas por intervalos de tiempo progresivamente superiores, alcanzando un error máximo de unos 22 minutos (una discrepancia relativamente grande, considerando lo lejos que viaja la luz en ese intervalo de tiempo). A partir de entonces, curiosamente sus predicciones empezaron a ser más precisas a lo largo de varios meses, con el ciclo en repetición. Trabajando en el Observatorio de París, Roemer se dio cuenta de que las diferencias observadas estaban provocadas por las variaciones en la distancia entre la Tierra y Júpiter, debido a las trayectorias orbitales de los planetas. A medida que Júpiter se alejaba de la Tierra, la luz tenía que recorrer una distancia mayor y tardaba más tiempo en llegar a la Tierra. Aplicando los cálculos relativamente imprecisos para las distancias entre la Tierra y Júpiter disponibles durante el periodo, Roemer pudo estimar la velocidad de la luz a cerca de 137.000 millas (o 220.000 kilómetros) por segundo. La Figura 3 ilustra una reproducción de los esquemas originales de Roemer delineando su metodología usada para determinar la velocidad de la luz.
El trabajo de Roemer agitó a la comunidad científica y muchos investigadores empezaron a considerar sus especulaciones sobre la velocidad infinita de la luz. Sir Isaac Newton, por ejemplo, escribió en su histórico tratado de 1687 Philosophiae Naturalis Prinicipia Mathematica (Principios Matemáticos de la Filosofía Natural), "Por ahora no cabe duda que el fenómeno de los satélites de Júpiter, confirmado por las observaciones de diversos astrónomos, que la luz se propaga en sucesión y necesita cerca de siete u ocho minutos para viajar del sol a la tierra", lo que es de hecho una estimación bastante cercana de la velocidad de la luz correcta. La respetada opinión de Newton y su extensa fama fueron fundamentales para iniciar la Revolución científica, además de ayudar a lanzar nuevos estudios a los científicos que aceptaron la idea de que la velocidad de la luz era finita.
Estimaciones de la velocidad de la luz de James Bradley
El siguiente erudito en proporcionar una estimación útil de la velocidad de la luz fue el físico británico James Bradley. En 1728, un año después de la muerte de Newton, Bradley estimó la velocidad de la luz en un vacío en aproximadamente 301.000 kilómetros por segundo usando aberraciones estelares. Estos fenómenos se manifiestan en una variación aparente de la posición de las estrellas provocada por el movimiento de la Tierra alrededor del sol. El grado de la aberración estelar puede determinarse a partir del coeficiente de la velocidad orbital de la Tierra a la velocidad de la luz. Midiendo el ángulo de aberración estelar y aplicando los datos a la velocidad orbital de la Tierra, Bradley pudo realizar una estimación bastante precisa.
En 1834, Sir Charles Wheatstone, inventor del caleidoscopio y pionero de la ciencia del sonido, intentó medir la velocidad de la electricidad. Wheatstone inventó un dispositivo que usaba espejos giratorios y una descarga capacitativa a través de una jarra de Leyden para generar y cronometrar el movimiento de las chispas a lo largo de casi ocho millas de alambre. Lamentablemente, sus cálculos (y quizás su instrumentación) eran erróneos en tal medida que Wheatstone estimó la velocidad de la electricidad en 288.000 millas por segundo, un error que le llevó a creer que la electricidad viajaba más rápidamente que la luz. Los estudios de Wheatstone fueron ampliados posteriormente por el científico francés Dominique François Jean Arago. Aunque no pudo completar su trabajo antes de fallecer en 1850, Arago postuló correctamente que la luz viajaba más lentamente en el agua que en el aire.
Experimentos de Fizeau y Foucault para la velocidad de la luz
Paralelamente en Francia, los científicos rivales Armand Fizeau y Jean-Bernard-Leon Foucault intentaron medir la velocidad de la luz de forma independiente, sin basarse en los eventos celestiales y aprovechando los descubrimientos de Arago. Para ello, ampliaron el diseño del instrumento de espejo giratorio de Wheatstone. En 1849, Fizeau diseñó un dispositivo que emitía un destello de luz a través de una rueda dentada (en lugar de un espejo giratorio), y después en un espejo fijo colocado a una distancia de 5,5 millas. Girando la rueda a gran rapidez, pudo dirigir el haz de luz por un hueco entre dos de los dientes en el trayecto de ida y capturar los rayos reflejados en el hueco cercano en el trayecto de vuelta. Armado con la velocidad de la rueda y la distancia recorrida por la luz pulsada, Fizeau pudo calcular la velocidad de la luz. También descubrió que la luz viaja más rápidamente en el aire que en el agua (confirmado la hipótesis de Arago), un hecho que su paisano Foucault confirmó posteriormente por medio de la experimentación.
Foucault empleó un espejo giratorio rápido accionado por una turbina de aire comprimido para medir la velocidad de la luz. En su aparato (véase la Figura 4), un haz de luz estrecho pasa por una apertura y después por una ventana de vidrio (actuando también como divisor de haz) con una escala graduada con precisión antes de impactar en el espejo giratorio rápido. La luz reflejada del espejo giratorio se dirige a través de una batería de espejos fijos en un patrón de zigzag diseñado para aumentar la longitud de la trayectoria del instrumento unos 20 metros sin un aumento de tamaño correspondiente. En el periodo de tiempo transcurrido hasta que la luz se reflejaba a través de una serie de espejos y después regresaba al espejo giratorio, se produjo un ligero cambio en la posición del espejo. Posteriormente, la luz reflejada de la posición modificada del espejo giratorio sigue una nueva trayectoria para volver al origen y a un microscopio montado en el instrumento. El diminuto cambio en la luz podía verse a través del microscopio y grabarse. El análisis de los datos recopilados en este experimento permitió a Foucault calcular la velocidad de la luz en 298.000 kilómetros por segundo (aproximadamente 185.000 millas por segundo).
La trayectoria de luz en el dispositivo de Foucault era lo suficientemente corta para poder usarse en la medición de las velocidades de luz a través de medios que no eran el aire. Foucault descubrió que la velocidad de la luz en el agua o el vidrio tan solo era de dos tercios del valor en el aire, y también concluyó que la velocidad de la luz a través de un medio dado es inversamente proporcional al índice de refracción. Este resultado tan remarcable coincide con las predicciones sobre el comportamiento de luz desarrolladas cientos de años atrás en la teoría de ondas de la propagación de la luz.
Aparato para medir la velocidad de la luz de Michelson y Morley
Después del trabajo de Foucault, un físico americano de origen polaco de nombre Albert A. Michelson intentó aumentar la precisión del método y midió con éxito la velocidad de la luz en 1978 con una versión más sofisticada del aparato en una pared de 2000 pies que delimitaba el margen del río Severn River en Inglaterra. Invirtiendo en lentes y espejos de primera calidad para enfocar y reflejar un haz de luz en una trayectoria mucho más larga que la usada por Foucault, Michelson calculó un resultado final de 186.355 millas por segundo (299.909 kilómetros por segundo), permitiendo un posible error de unas 30 millas por segundo. Gracias al aumento de la sofisticación de su diseño experimental, la precisión de la medición de Michelson fue unas 20 veces mayor que la de Foucault.
A finales de los 80, la mayoría de científicos todavía creía que la luz se propagaba por el espacio usando un medio de transporte denominado éter. Michelson unió sus fuerzas a las del científico Edward Morley en 1887 para diseñar un método experimental para detectar el éter observando los cambios relativos en la velocidad de la luz a medida que la Tierra completaba su órbita alrededor del sol. Para conseguir este objetivo, diseñaron un interferómetro que divide el haz de luz y redirige los haces individuales a través de dos trayectorias diferentes, cada una de 10 metros de longitud, usando una compleja disposición de espejos. Michelson y Morley argumentaron que si la Tierra viaja por un medio del éter, el haz que se refleja hacia atrás y hacia delante perpendicular al flujo del éter tendría que recorrer una distancia mayor que cuando el haz se refleja en paralelo al éter. El resultado sería un retardo en uno de los haces de luz que podría detectarse cuando los haces se recombinasen a través de una interferencia.
El aparato experimental creado por Michelson y Morley era enorme (véase la Figura 5). El instrumento estaba montado en una losa de piedra de rotación lenta y tenía un grosor superior a cinco pies cuadrados y 14 pulgadas. Además, estaba protegido por una base de mercurio que actuaba a modo de amortiguador de la fricción para eliminar las vibraciones de la Tierra. Una vez que la losa se ponía en movimiento, alcanzaba una velocidad de 10 revoluciones/hora y tardaba horas en volverse a detener. La luz que pasaba por un divisor de haz y se reflejaba en el sistema de espejos fue examinada con un microscopio para detectar bandas de interferencia, pero no se observó ninguna. No obstante, Michelson utilizó su interferómetro para determinar con precisión la velocidad de la luz en 186.320 millas por segundo (299.853 kilómetros por segundo), un valor que se mantuvo como valor de referencia durante los siguientes 25 años. La incapacidad del experimento de Michelson-Morley de detectar un cambio en la velocidad de la luz en movimiento dio lugar al final de la controversia del éter, que fue enterrada por las teorías de Albert Einstein a principios del S.XX.
Teoría especial de la relatividad de Einstein y velocidad de la luz
En 1905, Einstein publicó su Teoría especial de la relatividad seguida de la Teoría general de la relatividad en 1915. La primera teoría relacionaba el movimiento de los objetos a velocidad constante entre sí, mientras que la segunda se centraba en la aceleración y sus asociaciones con la gravedad. Dado que desafiaban muchas hipótesis arraigadas, como la ley del movimiento de Isaac Newton, las teorías de Einsten fueron una fuerza revolucionaria en física. La idea de la relatividad recoge el concepto de que la velocidad de un objeto puede determinarse solo respecto de la posición del observador. Por ejemplo, un hombre caminando dentro de un avión parece estar viajando a cerca de una milla por hora en el marco de referencia del avión (que se mueve en sí mismo a unas 600 millas por hora). Sin embargo, para un observador en la tierra, el hombre parece moverse a 601 millas por hora.
Einstein asumió en sus cálculos que la velocidad de la luz que viaja entre dos marcos de referencia es la misma para los observaciones en ambas ubicaciones. Dado que un observador en un marco utiliza la luz para determinar la posición y la velocidad de los objetos en otro marco, esto cambia la forma en que el observador puede relacionar la posición y la velocidad de los objetos. Einstein empleó este concepto para derivar varias fórmulas importantes que describían de qué forma los objetos en un marco de referencia aparecen cuando son visualizados desde otro que está en movimiento uniforme respecto del primero. Sus resultados generaron unas conclusiones poco usuales, aunque los efectos solo fueron aparentes cuando la velocidad relativa de un objeto alcanza la velocidad de la luz. En resumen, las principales implicaciones de las teorías fundamentales de Einstein y su ecuación de la relatividad:
pueden resumirse de la forma siguiente:
La longitud de un objeto disminuye en relación a un observador a medida que la velocidad de dicho objeto aumenta.
Cuando un marco de referencia se mueve, los intervalos de tiempo son más cortos. En otras palabras, un viajero espacial que se mueve a la velocidad de la luz y cerca de la misma podría salir de la Tierra durante muchos años y volver habiendo experimentado un lapso de tiempo de tan solo unos pocos meses.
La masa de un objeto en movimiento aumenta con su velocidad y, a medida que la velocidad se acerca a la velocidad de la luz, la masa se acerca al infinito. Por este motivo, en general se cree que viajar más rápidamente que la velocidad de la luz es imposible, dado que se necesitaría una cantidad de energía infinita para acelerar una masa infinita.
Aunque la teoría de Einstein afectaba a todo el mundo de la física, tuvo implicaciones especialmente importantes para aquellos científicos que estaban estudiando la luz. La teoría explicaba el motivo por el que el experimento de Michelson-Morley no pudo generar los resultados previstos, disuadiendo investigaciones científicas formales sobre la naturaleza del éter como medio de transporte. También demostró que nada puede moverse más rápidamente que la velocidad de la luz en un vacío y que esta velocidad es un valor constante e inalterable. Paralelamente, los científicos experimentales siguieron aplicando instrumentos cada vez más sofisticados para centrarse en un valor correcto para la velocidad de la luz y reducir los errores en su medición.
Mediciones de la velocidad de la luz
Tabla 1
| Fecha | Investigador | Método | Estimación kilómetros/segundo |
|---|---|---|---|
| 1667 | Galileo Galilei | Linternas cubiertas | 333,5 |
| 1676 | Ole Roemer | Lunas de Júpiter | 220.000 |
| 1726 | James Bradley | Aberración estelar | 301.000 |
| 1834 | Charles Wheatstone | Espejo giratorio | 402.336 |
| 1838 | François Arago | Espejo giratorio | |
| 1849 | Armand Fizeau | Rueda giratoria | 315.000 |
| 1862 | Leon Foucault | Espejo giratorio | 298.000 |
| 1868 | James Clerk Maxwell | Cálculos teóricos | 284.000 |
| 1875 | Marie-Alfred Cornu | Espejo giratorio | 299.990 |
| 1879 | Albert Michelson | Espejo giratorio | 299.910 |
| 1888 | Heinrich Rudolf Hertz | Radiación electromagnética | 300.000 |
| 1889 | Edward Bennett Rosa | Mediciones eléctricas | 300.000 |
| Años 90 | Henry Rowland | Espectroscopia | 301.800 |
| 1907 | Edward Bennett Rosa y Noah Dorsey | Mediciones eléctricas | 299.788 |
| 1923 | Andre Mercier | Mediciones eléctricas | 299.795 |
| 1926 | Albert Michelson | Espejo giratorio (interferómetro) | 299.798 |
| 1928 | August Karolus y Otto Mittelstaedt | Obturador de celda Kerr | 299.778 |
| De 1932 a 1935 | Michelson y Pease | Espejo giratorio (interferómetro) | 299.774 |
| 1947 | Louis Essen | Resonador de cavidades | 299.792 |
| 1949 | Carl I. Aslakson | Radar Shoran | 299.792,4 |
| 1951 | Keith Davy Froome | Interferómetro de frecuencia de radio | 299.792,75 |
| 1973 | Kenneth M. Evenson | Láser | 299.792,457 |
| 1978 | Peter Woods y equipo | Láser | 299.792,4588 |
Durante los últimos años del siglo XIX, los avances en la tecnología de radio y microondas proporcionaron enfoques novedosos para medir la velocidad de la luz. En 1888, más de 200 años después de las observaciones celestiales pioneras de Roemer, el físico alemán Heinrich Rudolf Hertz midió la velocidad de las ondas de radio. Hertz alcanzó un valor cercano a los 300.000 kilómetros por segundo, lo que confirma la teoría de James Clerk Maxwell de que las ondas de radio y la luz eran formas de radiación electromagnética. Durante los años 40 y 50 se recogieron pruebas adicionales, cuando los físicos británicos Keith Davy Froome y Louis Essen emplearon ondas de radio y ondas de micro, respectivamente, para medir la velocidad de la radiación electromagnética con mayor precisión.
A Maxwell también se le atribuye la definición de la velocidad de la luz y otras formas de radiación electromagnética, no a través de la medición sino por deducciones matemáticas. Durante sus investigaciones para encontrar un enlace entre la electricidad y el magnetismo, Maxwell teorizó que un campo eléctrico variable produce un campo magnético, el resultado inverso a la ley de Faraday. Maxwell propuso que las ondas electromagnéticas se componen de ondas magnéticas y eléctricas oscilantes combinadas, y calculó la velocidad de estas ondas a través del espacio con la siguiente fórmula:
donde ε es la permitividad y µ es la permeabilidad del espacio libre, dos constantes que pueden medirse con un nivel de precisión relativamente alto. El resultado es un valor que se aproxima de cerca a la velocidad de la luz medida.
En 1891, para continuar con sus estudios sobre la velocidad de la luz y la astronomía, Michelson creó un interferómetro a gran escala usando el telescopio de refracción en el Observatorio Lick situado en California. Sus observaciones se basaban en el retardo en el tiempo de llegada de la luz cuando se visualizaban objetos distantes, como estrellas, que podían analizarse cuantitativamente para medir el tamaño de los cuerpos celestiales y la velocidad de la luz. Casi 30 años más tarde, Michelson trasladó sus experimentos al Observatorio Mount Wilson, y aplicó las mismas técnicas al telescopio de 100 pulgadas, el más grande del mundo por aquel entonces.
Incorporando un espejo giratorio octogonal en su diseño experimental, Michelson obtuvo un valor de 299.845 kilómetros por segundo para la velocidad de la luz. Aunque Michelson murió antes de completar sus experimentos, su compañero en Mount Wilson, Francis G. Pease, continuó empleando esta innovadora técnica para realizar sus estudios en los años 30. Pease utilizó un interferómetro modificado para realizar varias mediciones durante varios años y finalmente determinó que el valor correcto para la velocidad de la luz es de 299.774 kilómetros por segundo, la medición más cercana conseguida hasta esa fecha. Varios años más tarde, En 1941, la comunidad científica definió un estándar para la velocidad de la luz. Este valor, 299.773 kilómetros por segundo se basaba en una compilación de las mediciones más precisas del periodo. La Figura 6 es una representación gráfica de las mediciones para la velocidad de la luz realizadas en los últimos 200 años.
A finales de los años 60, el láser pasó a ser una herramienta de investigación estable con longitudes de onda y frecuencias altamente definidas. Pronto resultó obvio que una medición simultánea de frecuencia y longitud de onda podría dar como resultado un valor muy preciso para la velocidad de la luz, de forma similar al enfoque experimental llevado a cabo por Keith Froome usando microondas en 1958. Varios grupos de estudio en los Estados Unidos y otros países midieron la frecuencia de la línea de 633 nanómetros de un láser de neón-helio y estabilización de yodo y obtuvieron resultados muy precisos. En 19752, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología utilizó la tecnología láser para medir la velocidad en 299, 792 y 458 metros por segundo (186.282 millas por segundo), que en última instancia cambió la definición del metro a través de una estimación muy precisa para la velocidad de la luz.
Empezando por los primeros esfuerzos de Roemer en 1676, la velocidad de la luz se ha medido al menos 163 veces usando una amplia variedad de técnicas diferentes a manos de más de 100 investigadores (consulte la Tabla 1 para ver un resumen de los métodos, investigadores y fechas). A medida que se ajustaban los dispositivos y métodos científicos, los límites de error de las estimaciones se estrechaban aunque la velocidad de la luz no ha cambiado drásticamente desde los cálculos del S.VII de Roemer. En 1983, más de 300 años después del primer intento serio de medición, la velocidad de la luz se definió en 299.794,458 kilómetros por segundo por la 17ª Conferencia General de Pesas y Medidas. Este primer intento definió el metro como la distancia que recorre la luz durante un intervalo de tiempo de 1/299.792,458 segundos. Sin embargo, en general (incluso en muchos cálculos científicos) la velocidad de la luz se redondea a 300.000 kilómetros (o 186.000 millas) por segundo. Acordar un valor estándar para la velocidad de la luz era importante para definir un sistema internacional de medidas que permitiese a los científicos de todo el mundo comparar sus datos y cálculos.
Existe una ligera controversia sobre si existen evidencias de que la velocidad de la luz se ralentizó desde el Big Bang y después empezó a moverse más rápidamente, tal, y como sugieren algunos investigadores. Aunque los argumentos presentados y rebatidos perpetúan este debate, la mayoría de científicos siguen afirmando que la velocidad de la luz es constante. Los científicos señalan que la velocidad real de la luz medida por Roemer y sus seguidores no ha cambiado demasiado, sino que destacan una serie de reajustes en los instrumentos científicos asociados a aumentos en la precisión de las mediciones usadas para definir la velocidad de la luz. Hoy en día, la distancia entre Júpiter y la Tierra se conoce con un alto grado de precisión, al igual que el diámetro del sistema solar y las trayectorias orbitales de los planetas. Cuando los investigadores aplican estos datos para refinar los cálculos realizados en los últimos siglos, derivan valores para la velocidad de la luz que son comparables a los valores obtenidos con instrumentación moderna y más sofisticada.
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