La relatividad aún se mantiene: 5 pruebas recientes que demuestran que Einstein tiene razón
Casi cien años después de su primera publicación, la teoría de la relatividad de Einstein ha resistido rigurosas pruebas científicas. Y las pruebas siguen llegando. Aquí hay cinco pruebas recientes de teoría. Sí, todavía se sostiene!
- DILATACIÓN DEL TIEMPO
La última prueba de la teoría de la relatividad de Einstein, se ve específicamente en la dilatación del tiempo, una parte de la teoría que predice que dos relojes idénticos que descansan a diferentes alturas o se mueven a diferentes velocidades funcionarán a diferentes velocidades. La dilatación del tiempo se piensa más comúnmente en términos de la paradoja de los gemelos: si un gemelo salta a un asteroide en un cohete que se mueve a velocidades extremadamente altas, cuando haya llegado a casa habrá envejecido menos que su hermano terrestre. Ahora, sin embargo, el físico Chin-Wen Chou y sus colegas del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología han demostrado que la dilatación del tiempo se puede observar incluso sin un viaje lejano y rápido.
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- ¿La dilatación del tiempo según la teoría de la relatividad de Einstein es real o solo teórica, ya que incluso muchos científicos lo disputan?
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Cómo fue probado
Utilizando relojes ópticos súper sensibles, midieron los cambios en las tasas de tictac de los relojes a velocidades de menos de 25 millas por hora y a diferencias de altitud de aproximadamente un pie. Los relojes ópticos, cada uno alimentado por un solo ión de aluminio, son casi 40 veces más precisos que los relojes atómicos de cesio estándar internacional, lo que brinda a los investigadores la capacidad de observar pequeñas diferencias en las tasas de tic. Sentados todavía a la misma altura, los relojes tenían la misma frecuencia de tic. Para mover un reloj, los investigadores simplemente comenzaron uno de los iones que oscilaba a la velocidad de su elección. “Puede ser tan lento como estar sentado en un columpio, balanceándose hacia adelante y hacia atrás, o tan rápido como un tren bala”, dice Chou. Cuando puso el ion en movimiento a 10 metros por segundo (un poco menos de 25 millas por hora), Chou descubrió que ese reloj funcionaba a una velocidad considerablemente más lenta que el reloj estacionario. Lo mismo sucedió cuando los relojes estaban a alturas ligeramente diferentes. Cuando Chou y su equipo usaron gatos hidráulicos para levantar un reloj un poco más de un pie, la tasa de tictac del reloj más bajo fue muy ligeramente menor que la del reloj más alto. Debido a que los relojes ópticos les permitieron medir con suficiente cuidado, los investigadores pudieron ver que las predicciones de Einstein se cumplieron incluso en circunstancias cotidianas como la altura de un taburete y la velocidad de un automóvil en una calle residencial.
¿Qué pasa cuando alguien está en lo alto y se mueve rápidamente, en un avión, digamos, moviéndose a 500 millas por hora a unas seis millas del suelo? ¿Qué tipo de dilatación del tiempo gana: la tasa de tictac más lenta por el aumento de la velocidad, o la tasa de tictac más rápida por la menor gravedad? Como ejemplo, tomemos la hazaña del personaje de George Clooney en Up in the Air , que voló 10 millones de millas en aviones comerciales. Además de acumular un número asombroso de millas de viajero frecuente, ese jetsetter, según Chou, habría envejecido 59 microsegundos menos que sus colegas en la Tierra.
- PRECESIÓN DE GIRO
La precesión de giro, un corolario escondido dentro de la teoría de la relatividad mayor, predice que cuando dos objetos orbitan entre sí, sus masas distorsionarán el eje central que están orbitando para que cambie de dirección lentamente. Este cambio gradual hace que los dos objetos se tambaleen dentro de sus órbitas.
Cómo fue probado
Para encontrar el bamboleo, un equipo de investigación internacional estudió un par de púlsares, estrellas de neutrones densas que emiten señales de radio tan potentes que pueden detectarse desde la Tierra, que se rodean entre sí en órbitas cercanas. Este par, los dos únicos púlsares conocidos que orbitan entre sí, se descubrió por primera vez en 2003, lo que brinda la oportunidad de probar una predicción aún no probada de la teoría de la relatividad. Después de rastrear las señales de radio de una de las estrellas durante cuatro años, los científicos anunciaron en 2008 que, efectivamente, estaba tambaleándose, tal como Einstein había supuesto.
- CURVATURA ESPACIO-TIEMPO
Al enviar comunicaciones desde y hacia el módulo de aterrizaje vikingo en Marte en 1979, los científicos mostraron que las señales que viajaban entre la Tierra y Marte tardaron un poco más cuando pasaron el Sol, debido a la curvatura en el espacio-tiempo causada por la estrella masiva.
Cómo se probó Mientras la nave espacial Cassini se dirigía hacia Saturno en 2002, los científicos volvieron a medir el efecto de la gravedad solar, observando cómo cambiaba el tiempo de ida y vuelta de una señal de radio cuando se acercaba al sol. Aunque la prueba de Cassini mostró el mismo resultado que la de Viking, fue 50 veces más precisa, dentro de 20 partes por millón, gracias a un mejor sistema de comunicación que podría filtrar la interferencia de la corona solar.
- DILACIÓN DE TIEMPO EN LÁSER
La dilatación del tiempo en distancias pequeñas se probó no una vez, sino dos veces en 2010.
Cómo fue probado
Si bien los átomos de cesio ya no alimentan los relojes más precisos del mundo, se han utilizado para observar la dilatación del tiempo en la diferencia de altitud más pequeña: una décima de milímetro, o aproximadamente cuatro mil de pulgada. En un estudio publicado en febrero, los científicos bombardearon átomos de cesio con fotones de un láser. Cuando un fotón golpea un átomo dado, lo empuja hacia dos realidades alternativas, de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica. En una de estas realidades alternativas, el camino del átomo no cambia; en el otro, el átomo absorbe el fotón, impulsándolo una décima de milímetro más alto. Al observar la diferencia entre la tasa de oscilación del átomo superior e inferior, los investigadores pudieron observar la dilatación del tiempo en esta pequeña distancia, con una precisión de una parte en 100 millones.
- RELATIVIDAD A GRAN ESCALA
Tan grande como es un sistema solar, es una pequeña muestra cuando estás fuera para probar una teoría sobre todo el universo. Sin embargo, el hecho de que la relatividad general no se hubiera probado en una escala mayor que la del sistema solar, hizo que algunos científicos se preguntaran si la teoría aún se mantendría a distancias mayores.
Cómo fue probado
Utilizando observaciones de gran alcance del poderoso telescopio de rayos X Chandra de la NASA, los investigadores pudieron brindar apoyo a la relatividad a escala cosmológica. Descubrieron que la teoría de Einstein predijo con precisión cómo los cúmulos de galaxias (grandes grupos de galaxias unidas por la gravedad) crecieron con el tiempo.
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