CONFIRMACIÓN EXPERIMENTAL DE LA LEY DE "DILATACIÓN DEL TIEMPO"

 
 
 

Seguidamente nos referimos a algunos experimentos históricos que contrastaron, cada vez con mayor precisión, la ley de la "dilatación del tiempo" (y/o su reverso, la ley de la "contracción de la longitud").
 
 
 
1) VIDA MEDIA DE LOS MUONES
 

En el año 1941 Rossi y Hall midieron el tiempo de desintegración de unas partículas, muones, producto de la radiación cósmica al bombardear la atmósfera, y compararon el resultado con el promedio de vida de los muones en reposo en el laboratorio. Los muones atraviesan la atmósfera a una velocidad muy elevada (alrededor de 0,99c), de modo que su vida media “en vuelo”  es apreciablemente mayor que la vida media en el laboratorio en reposo (tiempo propio). Respecto a un sistema de referencia ligado a los muones este mismo hecho se interpreta diciendo que la atmósfera “los atraviesa” a una velocidad elevada, por lo que la longitud de la capa atmosférica en ese sistema de referencia, es menor que cuando se obtiene en el sistema de referencia ligado a la Tierra. La consecuencia, en cualquier caso, es que, durante el viaje, sobreviven más muones, contados a nivel del mar, que los que cabría esperar a partir del valor de su vida media en el laboratorio. Los resultados concordaron perfectamente con las leyes relativistas.
 
     
 

 

 

En 1963 Frisch y Smith realizaron una versión filmada de esta investigación. La figura adjunta situada más a la izquierda muestra el registro de muones y su ritmo de decaimiento en lo alto del Monte Washington en Hampshire (2.000m sobre el nivel del mar) Aceptando que el ritmo de desintegración de los muones sea el que tiene lugar en la parte más alta de la atmósfera terrestre, se puede estimar la fracción del grupo de muones que se pierde en el proceso de descomposición o decaimiento en el trayecto de bajada.

En Internet se puede ver la película del experimento
 

2) RELOJES ATÓMICOS EN AVIONES COMERCIALES
 

Hafele y Keating, en 1972, sincronizaron varios relojes atómicos de cesio antes de situarlos a bordo de aviones comerciales normales (concretamente Boeing 747), que los transportaron en un viaje completo alrededor del mundo.

 

 

 

Un avión se dirigió hacia el este y el otro hacia el oeste, y al finalizar los vuelos se compararon las lecturas de esos relojes con las de otros que habían permanecido en Tierra en el Observatorio Naval de Washington. Respecto de estos últimos, los relojes que habían viajado hacia el este sufrieron un retraso, mientras que los del viaje hacia el oeste adelantaron. La diferencia de tiempo de origen cinemático entre los dos vuelos se debe a que, para el vuelo del viaje al este, hay que sumar la velocidad rotacional de la Tierra a la velocidad de los aviones y para el viaje al oeste hay que restarla.

También existe una película de este experimento.
 
     
 

3) RELOJES MÁSER EN COHETE SCOUT
 

En 1976 Vessot y Levine realizaron un experimento, de mucha mayor precisión, en el que ya pudieron utilizar relojes atómicos.
 
     
 

 

 

Concretamente colocaron un reloj atómico máser de hidrógeno (un máser es un amplificador de microondas por la emisión estimulada de radiación; es decir, tiene el mismo principio de un láser, pero operando en la región de microondas del espectro electromagnético) a bordo de un cohete Scout. Se envió dicho cohete a una altura de 10000km del suelo y se realizaron registros de las oscilaciones del máser durante 2 horas, para compararlas con las de otro dispositivo idéntico situado en tierra. Los resultado de este experimento, conocido como Gravity Probe (además de la dilatación del tiempo de origen cinemático, el objetivo principal de este experimento era determinar también la dilatación temporal de origen gravitatorio), también confirmaron, obviamente, la ley de dilatación del tiempo .

En Internet se puede ver un fragmento de una conferencia de Kip Thorne explicando este experimento.
 
     
 

La tabla que se muestra un poco más abajo resume el espectacular aumento de la fiabilidad que fueron alcanzando los estudios experimentales destinados a corroborar la ley de dilatación del tiempo. Vemos que se dio un gran salto en la década de los 70 desde que se pudo disponer de relojes atómicos y otro no menos espectacular en los años 90 con el uso de la tecnología láser.

 
     
 

Concretamente, en 1994,  Grieser  y colaboradores publicaron los resultados de un experimento tipo Ives-Stilwell en el que se corroboró  con enorme precisión (nada menos que 7·10-7) la contribución de la dilatación del tiempo relativista al efecto Doppler de la luz. Desde entonces, esta y otras muchas leyes de la relatividad se comprueban cotidianamente con aún mayor precisión en el diseño y funcionamiento de toda la tecnología electromagnética, en los experimentos llevados a cabo en los aceleradores de partículas, etc.