John Moffat (físico)

John W. Moffat (nacido el 24 de mayo de 1932) es un físico canadiense. Actualmente es profesor emérito de física en la Universidad de Toronto y también es profesor adjunto de física en la Universidad de Waterloo y miembro afiliado residente del Instituto Perimeter de Física Teórica.

Moffat es mejor conocido por su trabajo sobre la gravedad y la cosmología, que culminó con su teoría gravitacional no simétrica y la gravedad escalar-tensor-vectorial (ahora llamada MOG), y que se resume en su libro de 2008 para lectores generales, Reinventing Gravity. Su teoría explica las curvas de rotación galáctica sin invocar la materia oscura. Propone un enfoque de velocidad variable de la luz para los problemas cosmológicos. La velocidad de la luz c puede haber sido más de 15 órdenes de magnitud mayor durante los primeros momentos del Big Bang. Su trabajo reciente sobre modelos cosmológicos no homogéneos pretende explicar ciertos efectos anómalos en los datos del CMB y dar cuenta de la aceleración de la expansión del universo recientemente descubierta.

Moffat ha propuesto una nueva variante no local de la teoría cuántica de campos, que es finita en todos los órdenes y, por tanto, prescinde de la renormalización. También genera masa sin mecanismo de Higgs.

Vida temprana y educación

Moffat nació en Copenhague, Dinamarca, hijo de padre escocés, George Moffat, y madre danesa, Esther (de soltera Winther). Su padre, un músico de Glasgow, actuaba en un club nocturno de Copenhague cuando conoció a Esther, una bailarina. Se casaron tres semanas después.

En 1938, en vísperas de la Segunda Guerra Mundial, el padre de John trasladó a la familia a Londres, prediciendo correctamente que Dinamarca sería invadida por Alemania. A finales de 1939, durante el Blitz, John, de 7 años, fue evacuado a Glasgow para vivir con sus abuelos. Pero no logró prosperar en Glasgow, tuvo dificultades académicas, por lo que después de un año regresó con sus padres y los tres se mudaron a Bristol, donde su padre consiguió un trabajo buscando barcos para espías alemanes.

En Bristol, vivían cerca de la fábrica que fabricaba los Bristol F2 Fighters. Los ataques aéreos fueron frecuentes a medida que se intensificó la Batalla de Gran Bretaña en 1940. Un día, fueron al paseo marítimo de Weston-super-Mare para escapar de los ataques en Bristol, solo para encontrar aviones alemanes sobre ellos. Como recordó Moffat en sus memorias, Einstein respondió:

"Escuché el chillido de las bombas que silban mientras caían, y luego los bujes huecos mientras detonaban profundamente dentro del barro de la playa... La explosión voló a mis padres y a mí a través de la carretera adyacente al paseo marítimo. Aterricé en un jardín en mi espalda, abrí mis ojos y miré el cielo azul, y había un fuerte anillo en mis oídos. La sangre estaba saliendo de mi nariz, y sentí una terrible opresión y dolor en mi pecho... En una presa, me levanté, y pronto descubrí a mis padres en el mismo jardín, en los cuatro, tratando de levantarme, también sufriendo de hemorragias nasales y dolores en el pecho."

El trauma del bombardeo y los ataques aéreos permaneció con él toda la vida, escribió Moffat:

"En ese momento, de alguna manera pude suprimir el horror de nuestras experiencias durante la guerra, y continuar día a día. Sin embargo, aproximadamente un año después de los bombardeos en Bristol y Weston-super-Mare, empecé a sufrir de lo que ahora se llama trastorno de estrés post-traumático. Empecé a tener pesadillas severas y ataques de pánico. Incluso hoy en día todavía experimenta ataques de pánico, generalmente cuando estoy visitando Europa."

Cuando John tenía 7 u 8 años, su padre lo llevó a un psiquiatra en Londres porque insistía en leer oraciones y relojes hacia atrás. El psiquiatra le dijo a su padre que era un genio. John, al escucharlo, no pensó que la palabra significara mucho para su futuro.

Después de la guerra, la familia regresó a Dinamarca, donde el padre de John inició un negocio de importación y exportación. Contrajo tuberculosis de uno de sus empleados y estuvo gravemente enfermo durante un año, y la familia luchó por salir adelante.

Interés por la física

Cuando era adolescente, Moffat dejó la escuela a los 16 años para convertirse en artista. Se rindió después de vivir un tiempo en París sin ingresos. Al regresar a Copenhague, se interesó por el cosmos y comenzó a aprender por sí mismo matemáticas y física. La Universidad de Copenhague permitía que cualquiera pudiera sacar libros de sus bibliotecas, y él hizo progresos tan rápidos que al cabo de un año empezó a trabajar en problemas de la relatividad general y la teoría de campos unificados.

Cuando Moffat tenía unos 20 años, le escribió una carta a Albert Einstein, informándole que estaba trabajando en una de sus teorías. "Estimado profesor... Estaría eternamente agradecido si pudiera encontrar tiempo para leer mi trabajo", dijo. el empezó.

"En 1953 Einstein me envió una respuesta, de Princeton, Nueva Jersey, pero fue escrita en alemán. Así que fui a mi barbería (en Copenhague) para que mi barbero lo tradujera para mí. A través de ese verano y otoño, intercambiamos alrededor de media docena de cartas. La prensa local recogió estas historias que luego llamaron la atención del físico Niels Bohr y otros. De repente, las puertas de la oportunidad estaban columpios para mí". (Instituto de Física Teórica, 2005)

Respuesta inicial de Einstein:

"El más honorable Sr. Moffat: Nuestra situación es la siguiente. Estamos parados frente a una caja cerrada que no podemos abrir, y tratamos duro de discutir lo que está dentro y lo que no es", respondió Einstein.

La correspondencia de Moffat con Einstein y su encuentro con Bohr llamaron la atención de los funcionarios del consulado británico en Copenhague, y lo invitaron a estudiar en Cambridge. En 1958, obtuvo un doctorado sin primer título en el Trinity College de Cambridge. Fue supervisado por Fred Hoyle y Abdus Salam.

Velocidad variable de la luz: teoría y controversia

En 1992, John Moffat propuso que la velocidad de la luz era mucho mayor en el universo primitivo, en el que la velocidad de la luz tenía un valor de más de 10³⁰ km/s. Publicó su "velocidad variable de la luz" (VSL) en dos lugares: en el archivo en línea del Laboratorio Nacional de Los Álamos (LANL), 16 de noviembre de 1992, y en una edición de 1993 del International Journal of Modern Physics D.

La comunidad científica ignoró en gran medida la teoría VSL hasta que en 2001, el astrónomo John Webb de la Universidad de Nueva Gales del Sur y sus colegas detectaron evidencia experimental a partir de observaciones telescópicas de que la constante cosmológica de estructura fina, que contiene la velocidad de la luz, podría haber sido diferente a su valor actual en el Universo primitivo.

Las observaciones respaldaron la teoría VSL de Moffat y comenzaron una carrera por la primacía que comenzó en 1998.

Ese año, cinco años después de que Moffat publicara sus documentos VSL, João Magueijo de Imperial College en Londres, y los colaboradores Andreas Albrecht de la Universidad de California en Davis y John D. Barrow de la Universidad de Cambridge, publicaron una idea sorprendentemente similar en la revista más prestigiosa, Examen físico D, que había rechazado el papel de Moffat años antes.

Informado de la omisión, Magueijo le dio crédito a Moffat por un capítulo completo del libro de Magueijo de 2002, Más rápido que la velocidad de la luz: la historia de una especulación científica.

Sin embargo, la controversia se reavivó cuando, durante una gira mundial de publicidad del libro de Magueijo, el autor no dio crédito a Moffat ni corrigió numerosos informes de prensa erróneos, en revistas como Discover, Publishers Weekly, Seed Magazine y el Christian Science Monitor. En un esfuerzo por retratar a Magueijo como un "joven científico advenedizo y descarado" docenas de publicaciones atribuyeron la teoría VSL enteramente a Magueijo y sus coautores, dejando fuera a Moffat, que en ese momento rondaba los sesenta años. Moffat expresó su descontento por las nuevas omisiones e instó a los periodistas a verificar los hechos, pero fue en vano.

Surgieron historias sobre las omisiones mediáticas de la gira del libro en marzo y julio de 2003, escritas por un periodista científico, Michael Martin, quien anteriormente había atribuido la teoría VSL a Moffat en un artículo de UPI de 2001 sobre los descubrimientos astronómicos de Webb. El escritor de Discover Magazine, Tim Folger, reconoció las omisiones en su historia y se disculpó. En respuesta a una carta de un lector enviada por Henry van Driel, del Departamento de Física de la Universidad de Toronto, Folger escribió: "El profesor van Driel tiene toda la razón: John Moffat desarrolló una teoría de la velocidad variable de la luz varios años antes que João Magueijo, y Lamento no haber incluido esa información en mi historia."

Meses después, mientras otros informes retomaban la disputa reavivada, Magueijo reiteró la primacía de Moffat en la teoría VSL. En septiembre de 2004, Tim Folger, de la revista Discover, cumplió la promesa que había hecho durante la controversia de "escribir una historia sobre John Moffat".

Los dos físicos se hicieron amigos y publicaron un artículo conjunto en 2007 en la revista General Relativity and Gravitation.

Teoría de la gravedad modificada

Continuando la búsqueda de Einstein de una teoría del campo unificado, Moffat propuso una teoría gravitacional no simétrica que, como el campo unificado de Einstein, incorporaba un campo simétrico (gravedad) y un campo antisimétrico. Sin embargo, a diferencia de Einstein, Moffat no intentó identificar este último con el electromagnetismo, sino que propuso que el componente antisimétrico es otra manifestación de la gravedad. A medida que avanzaba la investigación, la teoría evolucionó de diversas formas; En particular, Moffat postuló que el campo antisimétrico puede ser masivo.

La versión actual de su teoría de la gravedad modificada (MOG), que surgió de esta investigación, modifica la gravedad de Einstein con la adición de un campo vectorial, al mismo tiempo que promueve las constantes de la teoría a campos escalares. El efecto combinado de estos campos modifica la fuerza de la gravedad a grandes distancias cuando se trata de grandes masas, lo que explica con éxito una variedad de observaciones astronómicas y cosmológicas. La teoría resultante describe bien, sin invocar la materia oscura, las curvas de rotación de las galaxias y los perfiles de masa de los cúmulos de galaxias en rayos X.

Teoría de campos cuánticos no locales

En 1990, Moffat propuso una teoría de campos cuánticos finitos y no locales. La teoría fue desarrollada ampliamente por Evens, Moffat, Kleppe y Woodard en 1991. En trabajos posteriores, Moffat propuso esta teoría como una alternativa a la unificación electrodébil estándar del electromagnetismo y las interacciones nucleares débiles. La teoría de Moffat es una teoría cuántica de campos con un término no local en el campo lagrangiano. La teoría es invariante de calibre y finita para todos los órdenes de la teoría de perturbaciones. Para el modelo estándar, puede resolver el problema de naturalidad de la jerarquía de masas del bosón de Higgs. También conduce a una teoría de la gravedad cuántica finita.

Publicaciones

Libros

• Reinventar la gravedad. HarperCollins. 2008. ISBN 978-0-06-117088-1.
• Einstein Wrote Back. Thomas Allen Publishers. 2010. ISBN 978-0-88762-615-9.
• Cracking the Particle Code of the Universe: The Hunt for the Higgs Boson. Oxford University Press. 2014. ISBN 978-0-19-991552-1.

Artículos seleccionados

• (1990) "Teoría de campo de calibre no local", Phys. Rev. D 41: 1177–1184.
• (1993) "Superluminary Universe: A Possible Solution to the Initial Value Problem in Cosmology", Int. Jour. Mod. Phys. D2: 351-366.
• (1995) "Teoría gravitacional no simétrica", Phys. Lett. B 355: 447-452.
• (2006) "Scalar-Tensor-Vector Gravity Teoría", JCAP 0603: 004.