Cuando la luz se vuelve pesada: la inesperada desintegración del fotón ✛ ✎ ✦

Original: "Lorentz-Violating Photon Decay into Neutrinos and Constraints from PeV Photon Stability"
· Zurab Kepuladze
arXiv:2607.10404 · 2026-07-11 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 1 min
Un fotón superenergético puede crear un par de neutrinos si la velocidad de la luz en el cosmos fluctúa ligeramente.

El fotón es como una pompa de jabón: ingrávido, veloz, indestructible. Puede cruzar el Universo sin cambiar. Sin embargo, en remotos rincones del espacio, donde la velocidad de la luz puede fluctuar ligeramente, la pompa de repente se vuelve pesada. Y entonces, como por su propio peso, estalla en dos pompas aún más ligeras: los neutrinos. Estos gemelos fantasmales atraviesan planetas como un cuchillo atraviesa mantequilla.

La idea de que la velocidad de la luz no es constante se remonta a Lorentz. Hoy podría explicar las anomalías en la radiación gamma de la Nebulosa del Cangrejo, el remanente de una supernova con un púlsar giratorio.

Cálculos recientes, que unen las leyes de la electricidad y el magnetismo con la teoría de campos cuánticos, demuestran que los rayos cósmicos superenergéticos de la Nebulosa del Cangrejo desafían el Modelo Estándar de la física, descrito por Einstein y Sunyaev. Si el fotón adquiere una masa minúscula, es capaz de transformarse en dos neutrinos.

Para calcular la probabilidad de tal evento, los científicos unieron las leyes del electromagnetismo y los campos cuánticos.

La desintegración es sumamente rara y dura mil años, un instante cósmico. Pero los futuros observatorios, sensibles tanto a la luz como a los neutrinos, podrán detectar la repentina desaparición de fotones mediante fotometría de altísima precisión. Un vacío en el brillo gamma será la primera señal de que el universo es más complejo de lo que creíamos.

Un fotón 'engordado' pesa 10 000 veces menos que un electrón, pero eso basta para que en mil años se desintegre en dos neutrinos — para el cosmos, es un instante.

m_{\text{eff}}^2 = \delta E_\gamma^2
La masa efectiva aumenta proporcionalmente a la energía del fotón y al parámetro δ, que caracteriza la desviación de la velocidad de la luz de su valor constante.
\Gamma_\gamma = \frac{2\alpha}{3} \frac{m_{\text{eff}}^6}{k_0} \sum_{\ell} a_{\nu_\ell}^2
La probabilidad de desintegración depende de la sexta potencia de la masa efectiva, lo que hace que el proceso sea extremadamente sensible a la magnitud de la violación: incluso un pequeño desplazamiento δ frena drásticamente la desintegración.
Científicos
Christian DopplerD. B. McLaughlinDidier QuelozMichel MayorR. A. RossiterPaul Dirac
Conceptos
decaimiento del neutrino violación de la invariancia de Lorentz constante de decaimiento violación del sabor leptónico antineutrino decoherencia cuántica de neutrinos masa del neutrón positronio par electrón-positrón fracción de ramificación límite de masa de estrellas de neutrones captura electrónica estabilidad nuclear absorción de dos fotones tau leptón par partícula-antipartícula límite newtoniano ecuación de Einstein para el efecto fotoeléctrico Transformaciones de Lorentz pión neutro