Experimentos para medir la rapidez de la luz

El valor de la rapidez de la luz ha sido un tema sujeto a grandes conjeturas. De hecho, el debate en torno a este tema comenzó con discusiones filosóficas que no estaban acompañadas de pruebas experimentales. Recién en el siglo XVII, en pleno apogeo de la revolución científica, se registraron los primeros experimentos.



El primer experimento del que se tiene registro data de 1629. El neerlandés Isaac Beeckman se propuso observar el reflejo del fogonazo de un cañón en un espejo situado a 1,6 km de distancia y medir el tiempo que la luz tardaba en llegar del cañón al espejo y reflejarse. Sin embargo, solo se tiene registro del experimento ideado, pero no de los resultados ni de las conclusiones.

Utilizando la misma idea de Beeckman, en 1638, el italiano Galileo Galilei intentó medir la rapidez de la luz haciendo que dos hombres con linternas se subieran a dos montañas separadas a una distancia de 8 kilómetros. El experimento consistió en hacer que uno de ellos destapara la luz en dirección al segundo y que este, en respuesta, destapara su luz orientada hacia al primero. De este modo, se podría medir el tiempo que demoraba la luz en recorrer los 16 km y, con ello, calcular la rapidez. ¿Qué resultados crees que obtuvo? La verdad es que este experimento no permitió obtener un resultado numérico, ya que la luz viaja tan rápido que parece imposible medir el tiempo que demora en reflejarse.

Para medir con mayor exactitud la rapidez de la luz, debió pasar tiempo y tuvieron que converger tres factores: el telescopio, los satélites de Júpiter y una medición exacta del tiempo.

Todo comenzó cuando Galileo dirigió su telescopio a Júpiter y observó que este tenía 4 objetos ¿Qué faltó para que Galileo pudiera determinar la rapidez de la luz? ¿Cómo este hecho da cuenta de que la ciencia y la tecnología son campos que se impactan mutuamente? orbitando. Esos objetos, ahora denominados satélites, aparecían y desaparecían de su observación con un determinado periodo. Galileo buscaba predecir el momento en que uno de ellos iba a hacerse visible, sin embargo, no contaba con un instrumento capaz de hacer mediciones precisas, así que no pudo hacer mucho más.

Gracias a las observaciones de Galileo y a la posibilidad de medir el tiempo, en 1675, el danés Ole Roemer realizó la primera aproximación del valor de la rapidez de la luz. Este científico se encontraba estudiando los eclipses de uno de los satélites de Júpiter, cuyo periodo conocía porque lo había calculado con anterioridad. Cuando creyó que estaba en condiciones de predecir la aparición del satélite tras la sombra de Júpiter, se encontró con que el instante que tan cuidadosamente había calculado se retrasaba 996 segundos. A partir de ahí se hizo muchas preguntas y, tras realizar sus cálculos una y otra vez, logró dar con una explicación según él consistente.

 

 

Cuando Roemer realizó los primeros cálculos,
la Tierra (T) estaba alineada con Júpiter (J).
Sin embargo, cuando observó el retraso, la
Tierra (T’) estaba al otro lado de la órbita, de
modo que la luz debía recorrer una distancia
añadida, la del diámetro de la órbita de la
Tierra alrededor del Sol, tal como se muestra
en la imagen.
Como en esta época el diámetro de la órbita
de la Tierra alrededor del Sol era conocido
(299 000 000 km), el cálculo de la rapidez de 
la luz dio como resultado 220 000 km/s.

 

¿Cuándo la comunidad científica dejó de medir la rapidez de la luz?

A pesar del valor calculado por Roemer, se siguieron realizando mediciones de la rapidez de la luz. Por ejemplo, casi 200 años después, el francés Hippolyte Fizeau planteó otro método experimental para medir la rapidez de la luz, con el cual pudo obtener un valor de 313 000 km/s. 

Luego de más de tres siglos de investigación, el valor de la rapidez de la luz en el vacío fue incluido oficialmente en el Sistema Internacional de unidades como constante universal el 21 de octubre de 1983. Desde la fecha, la rapidez de la luz se simboliza con la letra c, proveniente del latín celeritas (que en español significa celeridad o rapidez).y tiene un valor de 299 792 458 m/s, el cual suele aproximarse a  300 000 000 m/s