La paradoja de los gemelos fue planteada a partir de la famosa teoría de la relatividad formulada por Albert Einstein, que básicamente rompe los esquemas del tiempo absoluto advirtiendo que la medida del mismo depende y varía entre observadores en distintos estados de movimiento.
Por ello, la teoría reza que las medidas del tiempo y el espacio son relativas y puesto que el tiempo en la tierra depende de la traslación y rotación de un astro, la medida sólo aplica en un planeta con las características adecuadas como el de la tierra. En palabras sencillas esto significa que el tiempo de la tierra no es el mismo tiempo que percibe un astronauta en una estación espacial.
El problema de este experimento es que los resultados sería apreciables a velocidades cercanas a la de la luz. Este ha sido uno de los motivos por los que ha sido tan difícil tener un prueba experimental del concepto de dilatación del tiempo.
Un grupo de científicos alemanes ha logrado comprobar la teoría a través de una medición muy precisa del tiempo que muestra los efectos de la dilatación del tiempo. Pero a todas estas ¿Qué es la dilatación temporal y como se relaciona con la toería de la relatividad?
ENTENDIENDO A LOS GEMELOS
Una de las formas más sencillas de empezar a comprender los postulados de Einstein es explicandolo a través de la paradoja de los gemelos. Se toman como protagonistas a dos gemelos en un experimento mental para intentar explicar la percepción del tiempo entre dos observadores. Uno de los gemelos hace un extenso viaje a una lejana estrella mientras que el otro se queda esperando en la tierra.
Luego de su regreso a la tierra, el gemelo estelar encuentra que su gemelo terrestre es más viejo. ¿Cómo es posible?
TEORÍA DE LA RELATIVIDAD ESPECIAL
Einstein plantea que vivimos en un tejido de espacio y tiempo capaz de expandirse o contraerse dependiendo de las referencias que se apliquen al mismo siendo un factor dilatable. Entonces el gemelo estelar, al ser capaz de obtener una velocidad “relativa” (variable y diferente al de la tierra) será afectado por un tiempo más lento que el de la tierra.
Si bien se podría pensar que quien debería envejecer más rápido es el gemelo viajero porque es quien más rápido se mueve, ciertamente Einstein logró demostrar lo contrario al teorizar la relatividad general e incluir el efecto de la gravedad.
PERCEPCIÓN
El hecho del experimento no se basaba en la situación literal de que un gemelo envejezca más rápido que el otro sino en la percepción de los protagonistas al concluir que uno será más viejo que el otro al momento de volverse a encontrar en un mismo punto espacio-temporal.
Si bien en un principio se trataba de una paradoja perceptiva, el experimento logró ser probado de manera incipiente en 1971 probando la teoría de la relatividad en si y aclarando que de hecho un gemelo puede envejecer más rápido que el otro en función de su movimiento.
Este martes se logró probar de manera más efectiva utilizando relojes gemelos con una configuración especial haciendo que su sincronización fuera casi que completa.
EL PRIMER INTENTO
Si bien se trata de un experimento basado en formulaciones matemáticas el experimento conceptual no había sido probado en la realidad. En 1971 J. C. Hafele y R. Keating realizaron un experimento real cuyo resultado fue el mismo después de varios intentos controlados en las mismas condiciones.
Se sincronizaron dos relojes atómicos* y uno se dejó en un ambiente controlado mientras que el otro fue llevado a un vuelo comercial de 40 horas. Cuando se extrajo el reloj del avión y se compraron, el reloj que había sido sometido al viaje estaba ligeramente retrasado respecto al que quedó en tierra. Los resultados se mostraron tras descontar ciertos efectos gravitatorios secundarios, y asumiendo que no hubo ningún error de medida.
PRUEBAS CONTEMPORÁNEAS
En la física cuántica y la mecánica estadística se plantea que un objeto sometido a una aceleración centrípeta "envejece" más rápido debido a que sufre mayor número de interacciones por unidad de tiempo "consigo" mismo y su entorno.
Existen ciertas partículas inestables que tardan mucho más en desintegrarse cuando viajan a velocidades más altas, lo cual se interpreta como que en su sistema de referencia el tiempo propio transcurre más lentamente.
EL EXPERIMENTO ACTUAL
Alemanes tomaron como base el experimento de 1971 y usaron relojes gemelos con una sincronización de entre 50 y 100 veces más alta que los experimentos anteriores.
Los científicos alemanes usaron iones de litio en su experimento midiendo la frecuencia de las transiciones de los electrones dentro de los iones —'ritmo' del reloj— y luego aceleraron los iones a un tercio de la velocidad de la luz para comparar el nuevo ritmo con las transiciones dentro de los iones estacionarios. Los iones estacionarios simularían al gemelo que se queda en la tierra y mientras los acelerados representarían al gemelo que viaja al espacio.
EL resultado fue una diferencia apreciable entre los relojes que ya no estaban tan sincronizados. Fue un experimento exitoso que da soporte a las teorías de Einstein.
PRUEBAS APRECIABLES
El efecto de la dilatación del tiempo es apreciable en los sistemas de posicionamiento satelitales, ya que las programaciones que manejan los datos en la superficie de la Tierra tienen que contar con la minúscula dilatación temporal que afecta a los mismos satélites que se mueven en la órbita.
*Relojes Atómicos: Es un tipo de reloj que para alimentar su contador utiliza una frecuencia de resonancia atómica normal.
