Variacioncompensada's Blog

Relatividad | noviembre 13, 2010

Científicos del Instituto Nacional de Estándares (NIST) de los Estados Unidos realizaron un experimento asombroso en que testearon las teorías especiales y generales de la relatividad en una escala humana. La relatividad especial predice que para un observador en movimiento, el tiempo es más lento que para un observador estacionarios. El tiempo tiende a detenerse al acercarse a la velocidad de la luz, pero hay que llegar muy cerca de esa velocidad para que esto sea fácilmente detectable: se requiere una velocidad de 0.99c para doblar el tiempo del observador en movimiento, donce c es la velocidad de la luz.

La relatividad general predice efectos similares de la gravedad: un observador en un campo gravitacional percibe el tiempo más lento que un observador en ausencia de gravedad (o que enfrenta menos gravedad). Ambos efectos se han observado a altas velocidades (por ejemplo, partículas inestables en aceleradores de párticulas tienen vidas medias mucho más largas de lo que deberían tener) o en observaciones astronómicas de estrellas de alta gravedad, como pulsares, estrellas de neutrones o en las vecindades de hoyos negros, pero es difícil detectar estos efectos en condiciones normales.

Los científicos del NIST usaron un reloj atómico exquisitamente sensible, capaz de detectar diferencias de tiempo del orden de 10^(-18) segundos. El primer experimento consistía en examinar los efectos relatívisticos en iones atrapados con laseres e impulsados por campos eléctricos. Los campos aceleraban los iones a velocidades que iban desde 0 hasta 30m/seg, es decir unos 100km/h. Los resultados aparecen en la figura:

Hay que notar que se detectan los efectos relativísticos a velocidades de unos 5 m/seg o sea 18 km/h, la velocidad de un maratonista. El ajuste a la teoría (línea azul) es muy bueno.

En el segundo experimento se testeó la relatividad general, cambiando la fuerza de gravedad a la que estaba sometido el experimento. Esto no es tan difícil como parece: bastó elevar el experimeto unos treinta centímetros para que la gravedad se debilitara lo suficiente como para poder medir el efecto de la gravedad sobre el tiempo. Los resultados aparecen en la figura siguiente:

El efecto de la gravedad existe (en el equipo elevado el tiempo corre más rápido) y se ajusta a las predicciones de la Teoría de la Relatividad de Einstein (en amarillo en la figura). Luego de este experimento se hace difícil encontrar modelos alternativos a la Relatividad.

Gracias a Uncertain Principles.

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Publicado en Ciencia

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