Experimentando los misterios de la relatividad en el salón de casa

Explorar los peculiares efectos de la relatividad de Einstein  no es nada nuevo en la ciencia. Ahora, experimentos de sobremesa en un laboratorio en Colorado han puesto de manifiesto el extraño comportamiento del tiempo, una extrañeza general, que se analiza mediante viajes espaciales y aviones a reacción.

Usando relojes atómicos extremadamente preciosos, los científicos han sido testigos de la dilatación del tiempo (la extraña aceleración o ralentización del tiempo descrita por Einstein la teoría de la relatividad). Los experimentos se presentan en el 24 de septiembre en Science

“La tecnología moderna ha llegado a ser tan exacta que uno puede ver estos efectos exóticos en el salón de su casa”, dice el físico Clifford Will de la Universidad de Washington en St. Louis. Los experimentos no revelan ninguna nueva física, dice  Will, pero “lo que lo hace hermoso es que se hayan llevado a cabo sobre una mesa.”

La dilatación del tiempo se plantea en dos situaciones. En un caso, el tiempo parece moverse más lentamente cuanto más cerca esté de un objeto masivo, como la Tierra. Así, para una persona flotando en un globo de aire caliente, por ejemplo, el tiempo pasa más rápido que para alguien que estuviera en el suelo.

El tiempo también más rápido para alguien en reposo con respecto a una persona en movimiento. Einstein ejemplificaba esta extrañeza  con la llamada paradoja de los gemelos; uno de los gemelos de 25 años de edad que viaja en una nave espacial a velocidades cercanas a las de la luz, y que regresara unos meses más tarde a la Tierra, descubriría que su hermano ha envejecido más rápido.

Experimentos previos con cohetes y aviones han demostrado estos aspectos de la relatividad general y especial. La noción de un tiempo de ejecución más lento en la Tierra se ha probado incluso a la escala de un edificio de varios pisos  en Harvard.

Ahora los avances en tecnología láser y en el campo de la ciencia cuántica de la información, han permitido a los investigadores demostrar las teorías de Einstein a escalas mucho más comunes.

Los investigadores utilizaron dos relojes ópticos atómicos apoyados sobre mesas de acero en los laboratorios del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Boulder, Colorado. Cada reloj tiene un átomo de aluminio con carga eléctrica, o ion, que vibra entre los dos niveles de energía más de un millón de millones veces por segundo. Un cable óptico de 75 metros de largo, conecta los relojes, que permite al equipo  comparar los instrumentos.

En el primer experimento, el físico James Chin-wen Chu y sus colegas en el NIST utilizaron un gato hidráulico para levantar una de las mesas 33 centímetros.Efectivamente, el reloj que permaneció más cerca de la superficie terrestre,  corría más lento; a razón de un 90-mil millonésimas de segundo por cada 79 años. En un segundo experimento el equipo aplicó un campo eléctrico a un reloj, enviando los iones de aluminio en un movimiento de ida y vuelta. Como se predijo, el reloj en movimiento corrió más lento que el reloj que estaba en reposo.

“La precisión resulta impresionante“, dice el físico Daniel Kleppner del MIT. Por supuesto, los científicos son muy conscientes de estos efectos relativistas. Los relojes de los dispositivos GPS también se ven afectados por la relatividad, y se realizan ajustes para mantenerlas funcionando adecuadamente.

“Los experimentos tienen más consecuencias para calibrar la precisión que para probar la relatividad, ¡eso ya está hecho!”, añade Chou. Pero es un recordatorio agradable de que la relatividad está siempre a mano. “La gente tiende a ignorar los efectos relativistas, pero los efectos relativistas están en todas partes”, dice. “Todos los días, la gente se va y, realiza cosas como subir escaleras. Es interesante preguntarnos ¿si somos cada vez más jóvenes (porque nos movemos) o envejecemos más rápido porqué pasamos tiempo despegados de la superficie del planeta?

Autor: Rachel Ehrenberg

Enlace original: Evereything really is relativity