8 formas de comprobar la teoría de la Relatividad de Einstein en la vida real

La teoría de la Relatividad de Albert Einstein ha sido uno de los mayores avances en la ciencia de los últimos tiempos, ya que cambió la comprensión del tiempo y el espacio. 

Esta teoría propone que el tiempo y el espacio no son absolutos, sino que dependen de la velocidad y la gravedad. Además, explicó el movimiento de los planetas alrededor del Sol.

A lo largo de los años ha sido confirmada por una amplia variedad de experimentos, incluyendo la observación de la desviación de la luz en la presencia de una masa y la medición del desplazamiento del espectro de la luz emitida por objetos en movimiento. Pero no hace falta hacer experimentos complejos para ello, estas son las maneras más cotidianas en las que la teoría se confirma.

El GPS

Para que el GPS de tu coche te lleve a donde quieres, los satélites tienen que tener en cuenta los efectos de la relatividad. Esto es porque, aunque los satélites no se mueven a una velocidad cercana a la de la luz, sí que van bastante rápido. 

De este modo, los satélites envían señales a estaciones terrestres que experimentan aceleraciones debidas a la gravedad superiores a las de los satélites que están en órbita.

Para conseguir esa precisión milimétrica que necesita un GPS, los satélites tienen relojes con una precisión de unos pocos nanosegundos. Cada satélite se encuentra a 20.300 kilómetros de la Tierra y se mueve a unos 10.000 kilómetros por hora. Es por eso que se produce una dilatación relativista del tiempo que añade unos 4 microsegundos cada día. 

Teniendo en cuenta el impacto de la gravedad, el efecto de dilatación del tiempo suma unos 7 microsegundos.

Así que si no se tuvieran en cuenta estos efectos, un GPS podría acumular equivocaciones de varios kilómetros a lo largo de un día.

Las teles antiguas

¿Recuerdas las teles de tubo? Todos los televisores antiguos eran así y tenían pantallas de tubo de rayos catódicos. 

El tubo de rayos catódicos es una tecnología que funciona disparando electrones a una superficie de fósforo con un gran imán. Cada electrón forma un píxel iluminado al chocar con la parte trasera de la pantalla. A su vez, los electrones se disparan para hacer que la imagen se mueva.

En estas teles se nota el efecto de la teoría de la Relatividad y por ello los fabricantes tuvieron que tener en cuenta esos efectos a la hora de integrar los imanes. 

El oro es amarillo

¿Sabías que la mayoría de los metales son brillantes porque los electrones de los átomos saltan de diferentes niveles de energía? Algunos fotones que inciden sobre el metal son absorbidos, sin embargo, la mayor parte de la luz visible se refleja y hace que brille.

En el caso del oro es un elemento pesado, por lo que los electrones internos se mueven muy rápido como para que el aumento de masa y la contracción de longitud sean significativos. Esto hace que los electrones giren alrededor del núcleo en trayectorias más cortas y con más impulso. 

Los electrones de la zona interior tienen una energía diferente que los electrones exteriores, y las longitudes de onda que absorben y reflejan son más largas. Eso se traduce en que parte de la luz visible que normalmente se reflejaría se absorbe. 

Cabe destacar que esa luz está en el extremo azul del espectro, así que en el oro, como las longitudes de onda suelen ser más largas, la mezcla de ondas de luz que se ve tiende a tener menos azul y violeta. Las longitudes de onda de la luz amarilla, naranja y roja son más largas y son las culpables de ese color amarillento del oro.

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La resistencia a la corrosión del oro

Ese efecto explicado anteriormente hace también que el orno no se corroa. Los electrones de este metal son muy pesados y se mueven muy rápido, por lo que es difícil que reaccione con otros metales.

Por su naturaleza, no es probable que el electrón más externo esté donde pueda reaccionar con nada en absoluto; es igual de probable que esté entre los electrones que están cerca del núcleo.

El mercurio es líquido

El mercurio es un átomo pesado, por lo que sus electrones se mantienen cerca del núcleo debido a su velocidad y al aumento de masa, como ocurre en el oro. 

Esto hace que los enlaces entre los átomos de mercurio sean débiles, por lo que el metal se funde a bajas temperaturas y suele verse en estado líquido.

La luz

Newton asumió que existe un marco de reposo absoluto con el que se podría comparar todos los demás marcos de referencia. De ser así, la luz no existiría.

Tampoco lo haría el magnetismo, ya que la relatividad exige que los cambios en un campo electromagnético se muevan a una velocidad finita. Con todo, si la relatividad no impusiera estas condiciones los cambios en los campos eléctricos no serían a través de ondas electromagnéticas y no habría magnetismo ni luz .

El sol

Sin la explicación de la ecuación de E=MC2 el Sol y el resto de estrellas no brillarían. Esto es porque en el Sol las altísimas temperaturas y presiones comprimen constantemente cuatro átomos de hidrógeno en un único átomo de helio. 

La masa de un átomo de helio es ligeramente inferior a la de cuatro átomos de hidrógeno, con lo que la masa sobrante se convierte en energía, que se manifiesta en forma de luz solar.

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Electroimanes

El magnetismo es fácilmente demostrarse con generadores. Solo hace falta una bobina de alambre para ver cómo, al moverlo a través de un campo magnético, se genera una corriente eléctrica. Las partículas cargadas del alambre sufren los cambios del campo magnético, que las mueve y crea la corriente.

Pero si el alambre está en reposo y el imán se mueve, las partículas cargadas de la bobina (electrones y protones) están en reposo y se podría pensar que el campo magnético no les afecta. Sin embargo, sí lo hace, y la corriente sigue fluyendo.

La teoría de la Relatividad predice que la gravedad no es una fuerza misteriosa que atrae los objetos hacia otros objetos masivos, sino que es el resultado de cómo la masa de un objeto curva el espacio-tiempo a su alrededor.

Alrededor de 1910, un físico alemán llamado Gustav Mie propuso una teoría alternativa para la gravedad, que se basaba en la idea de que la gravedad era una fuerza electromagnética. Esta teoría fue ampliamente aceptada en la época, pero finalmente se demostró que era incorrecta.

Una forma en que se ha confirmado la teoría de la relatividad es a través de experimentos que involucran electroimanes. Los electroimanes son dispositivos que usan corriente eléctrica para crear campos magnéticos. 

Cuando se mueve un imán o un electroimán, se genera una corriente eléctrica, lo que a su vez produce un campo magnético adicional. Este fenómeno se conoce como inducción electromagnética.

En este sentido se hizo una comprobación, conocida como el experimento de Hafele-Keating, se usaron relojes atómicos muy precisos que fueron enviados en aviones que volaron alrededor de la Tierra en direcciones opuestas.

Según la teoría de la relatividad, el tiempo debería ser ligeramente diferente en cada reloj debido a la curvatura del espacio-tiempo alrededor de la Tierra. El experimento confirmó que los relojes atómicos a bordo de los aviones experimentaron un pequeño cambio en el tiempo, tal como se predijo por la teoría de la relatividad.

En resumen, no es que los electroimanes confirmen directamente la teoría de la relatividad, pero se han utilizado en experimentos como el de Hafele-Keating para demostrar que la teoría es correcta al predecir cambios en la percepción del tiempo en diferentes condiciones gravitatorias.