Primero que todo quiero decir que este post esta inspirado una de las noticias que leo a

diario en este blog, la noticia decía el efecto de la relatividad en tu edad, lo que inspiro el título de este post. Tanto en los satélites orbitando la tierra así como en cúmulos de galaxias a millones de años luz de distancia, muestran los efectos de la teoría de la relatividad, ¿pero afecta a los astronautas cuando van al espacio exterior? En la edición de ésta semana de Science, se publico un trabajo experimental que dice que sí.

Según la relatividad general, una persona que vive en un segundo piso de un edificio envejecería un poco más rápido que una persona que vive en primer piso, debido a que la fuerza de gravedad en el segundo piso será un poco más débil. También los relojes en el segundo piso deberían andar más rápido. El experimento realizado por físicos de del National Institute of Standards and Technology (NIST) en Boulder Colorado, muestra que este es realmente así.

Tranquilos no se tiren al piso para prolongar sus vidas: En el transcurso de 80 años, ésta diferencia hacenderia a menos de 1 millonésima de segundo. Investigadores del NIST encontraron que a diferencias de 33 centímetros resultaría en una diferencia de aproximadamente de una billonésima de segundo por año. Esta diferencia tan pequeña es despreciable para el ser humano o incluso para medirla directamente con relojes. Sin embargo una diferencia de un trillón de segundos podría ser utilizada para futuras aplicaciones científicas, como explican investigadores de la NASA.

Efecto de tiempo debe ser compensado en las lecturas de los satélites GPS (Global Positioning System). A causa de la relatividad general, los relojes abordo de los satélites se adelantan 45 microsegundos por día. A causa de la relatividad especial, que se aplica a objetos moviéndose en diferentes marcos inerciales de referencias, que produce un efecto de retardo en los relojes a bordo de los satélites, el retardo es de 7 microsegundos por día. Más información al respecto acá.

El experimento se realizo  comparando relojes atómicos de muy alta precisión, los relojes casi idénticos están basados en el “tic-tac” de un solo ion de aluminio (átomo eléctricamente cargado) cuando vibra entre dos niveles de energía más de un millos de veces por segundo. Estos relojes se atrasan 1 segundo cada 3.7 billones de años. Los relojes son situados en diferentes lugares del laboratorio y conectados por fibra óptica.

Estos relojes pueden utilizarse para la detección de los pequeños efectos relativistas debido a la gran precisión  y alto factor Q -este factor indica como el ion absorbe y retiene la energía  en un oscilación- dice James Chin-Wen Chou.

El experimento de NIST se enfoco en dos escenarios predichos por la teoría de la relatividad de Einstein. Primero, cuando dos relojes están sometidos a distintas fuerzas gravitatorias, debido a sus diferentes elevaciones desde el nivel del suelo -en este caso el reloj más alto marcha ligeramente más rápido- Segundo, cuando el observador se esta moviendo y el reloj esta estático en este caso el “tic-tac” según el observador es más lento. Los científicos se refieren a esto como la paradoja de los gemelos. La historia es así, uno de los gemelos viaja a alta velocidad en una nave espacial, mientras que el otro se queda en la tierra. Al regresar, el gemelo que viajó en la nave parece más joven que el que se quedo en la tierra. El factor crucial en el viaje es la aceleración (aceleración o frenado) del viaje ida y vuelta.

Los científicos del NIST observaron esto haciendo cambios específicos en uno de los relojes  y midiendo la diferencia es la frecuencia de los dos iones de aluminio, de cada reloj.

En uno de los experimentos uno de los relojes se ubico a un pie (0.3048m) por encima del otro. Se detecto que el reloj más alto marchaba más rápido que el otro, tal cual lo predice la teoría de la relatividad.

El segundo experimento examino el efecto del movimiento físico del ion. Los científicos del NIST hicieron mover un ion de aluminio en círculos a varios metros por segundos. Este reloj hizo “tic-tac” ligeramente más lento que el que se encontraba estacionario.  Una vez más sucede lo que predice la teoría relatividad, en la paradoja de los gemelos el ion que se mueve sería el gemelo que viaja.

En éste link para el lector curioso, se puede aprender más sobre relatividad con gráficos interactivos, recomendado 100%.