Gravedad Cero

Tal vez el principal problema para la difusión de la ciencia en la sociedad es demostrar el papel que las disciplinas científicas como la física o las matemáticas juegan en el día a día. La cosa se complica, por ejemplo, con teorías tales como la Relatividad de Einstein debido a su naturaleza muy poco intuitiva y de difícil visualización. Sin embargo, es posible demostrar que dicha teoría nos rodea más de lo que parece.

Los relojes avanzan más despacio si la velocidad aumenta, más rápido si la gravedad disminuye. Foto: W. Tiller/iStockphoto

La teoría de Einstein dice que el tiempo que transcurre entre dos eventos depende del camino a través del cual viaja en el Cosmos. En particular, éste puede depender de la curvatura del espacio-tiempo a lo largo de su trayectoria. Es resabido que la teoría es muy útil para explicar muchos fenómenos físicos (literalmente) muy lejanos de la realidad, como el cálculo de las órbitas de los planetas del Sistema Solar con una precisión extraordinaria o para averiguar cómo la luz es desviada por el espacio-tiempo deformado que se crea alrededor de las estrellas o de los planetas.

Asimismo, aplicando este mismo concepto a un escenario más terrenal, se podría demostrar que un reloj inmerso en un campo gravitatorio avanza más lentamente que otro posicionado lejos de cualquier efecto de la gravedad. En la década de los ’70, unos científicos demostraron el efecto de la Relatividad utilizando dos relojes atómicos sincronizados y posicionándolos separadamente a bordo de dos aviones jumbo alrededor de la Tierra: el primero volando en dirección hacia el este, el otro hacia el oeste. El experimento demostró que este último, que viajaba en dirección contraria a la de rotación de la Tierra, ganó tiempo con respecto a un reloj de referencia fijo en la Tierra.

Ahora, un grupo de investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, por sus siglas en inglés) en Boulder, Colorado, ha demostrado las teorías de Einstein – tanto el de la Relatividad Especial como la General – a escalas “más humanas”, demostrando que no se limitan a los experimentos en régimen de velocidades y distancias enormes. El equipo del NIST ha mostrado que el tiempo se acelera tan solo subiendo el peldaño de una escalera, y que se ralentiza si viajamos a una velocidad de 36 kilómetros por hora. Sus resultados aparecieron en la revista Science del pasado 24 de setiembre.

El experimento ha medido básicamente la diferencia entre dos relojes que están separados por una altura de 33 centímetros, más o menos equivalente a la altura de un peldaño. Puesto que según la Relatividad General el tiempo se acelera para los objetos con una gravedad «reducida», el reloj posicionado a una altura más elevada que el otro (y que por tanto “siente” menos el efecto de la gravedad terrestre) avanza más rápido que el otro, experimentando un aumento de aproximadamente 4 × 10^-17 segundos, ganando así 90 millonésimos de segundo en 79 años!

Por otro lado, teniendo en cuenta que la Relatividad Especial afirma que el tiempo avanza más lentamente para objetos en movimiento, los investigadores demostraron que excitando los átomos de un reloj atómico estos oscilan con una velocidad relativa de menos de 10 metros por segundo o, que es lo mismo, de 36 kilómetros por hora. Es decir, las señales del reloj se revelaban con un retraso de unos 6 × 10^-16 segundos.

A pesar de que el experimento no represente ningún hallazgo novedoso, este resultado tiene una componente casi filosófica, pues demuestra que la Relatividad es algo tangible. Además, la capacidad de detectar pequeños cambios en la gravedad podría tener aplicaciones en geofísica y en hidrología. Según los expertos, esto podría ayudar a medir la cantidad de masa – por ejemplo, en forma de agua – que se redistribuye en la Tierra debido al cambio climático, construyendo una red que analice en tiempo real el nivel de gravedad de todo el planeta.

Este post participa en la XII Edición del Carnaval de la Física, acogida en este mes de octubre por el blog La Ciencia de la Mula Francis.

This entry was posted on lunes, 11 de octubre de 2010 at 9:01 and is filed under Uncategorized. You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.