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Si te subes a una escalera, envejeces

No, no lo tomes al pie de la letra. Es una expresión metafórica que surge luego de un estudio realizado por científicos del NIST donde comparan a varios de los mejores relojes atómicos del mundo para demostrar la teoría de que envejecemos más rápido cuando estamos parados, al menos, un par de pasos más arriba en una escalera que si estuviéramos a ras del suelo. Este es uno de los aspectos de la teoría de la relatividad de Einstein que ya se ha medido y comparado entre relojes en la superficie de la tierra respecto a los que van ubicados dentro de las naves espaciales. En este artículo de domingo, veremos desde nuevos relojes basados en iones de átomos de aluminio hasta la paradoja de los gemelos. Imperdible

Los físicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) han medido este efecto en una escala con segmentos definidos de 33 centímetros (1 pie según las normas de medición americana) y han demostrado, por ejemplo, que envejecemos más rápido cuando estamos parados un par de pasos más alto en una escalera que si estuviéramos sobre el suelo. Descripto en la revista Science del 24 de septiembre, el texto expresa que “la diferencia es demasiado pequeña para los seres humanos para percibirla en forma directa”. Los valores observados alcanzan cerca de 90 mil millonésimas de segundo en más de 79 años de vida, es decir, nada que pueda ser detectado de manera grosera, “pero puede proporcionar aplicaciones prácticas y muy interesantes en geofísica y otros campos de las ciencias”, agrega el texto.

La medición exacta del tiempo es un objetivo humano desde el origen de los tiempos

Del mismo modo, los investigadores del NIST expresan otro aspecto de la relatividad: afirman que el tiempo pasa más despacio cuando una persona se mueve más rápido, esto es trasladarse de un lugar a otro a una velocidad comparable a la de un automóvil que viaja a unos 30 kilómetros por hora, una escala más comprensible que las mediciones tradicionales realizadas con aviones a reacción. Los científicos del NIST realizan ahora nuevos experimentos con la "dilatación del tiempo" mediante la comparación de las operaciones de dos relojes atómicos experimentales. Los relojes son casi idénticos y están basados en el "tic-tac" de un simple ión de aluminio (un átomo cargado eléctricamente) que vibra entre dos niveles de energía más de mil millones de veces por segundo. Un reloj mantiene la hora dentro de 1 segundo en alrededor de 3,7 millones de años, y el otro posee un rendimiento idéntico en la práctica. Los dos relojes están situados en diferentes laboratorios en el NIST y conectados por una fibra óptica de 75 metros de largo.

¿Somos esclavos del tiempo?

Los relojes atómicos de aluminio del NIST, también llamados "relojes de lógica cuántica", son precisos y suficientemente estables como para revelar pequeñas diferencias que no se podían ver hasta ahora. Los relojes funcionan bajo el brillo de la luz de un haz láser aplicado sobre los iones en la gama de las frecuencias ópticas, que son mucho más altas que las frecuencias de microondas utilizadas en los relojes atómicos habituales de hoy basados en el átomo de cesio. Estos relojes ópticos, afirman los investigadores de NIST, podrían conducir algún día a obtener normas de tiempo 100 veces más precisas que los relojes atómicos actuales. Los relojes de aluminio puede detectar pequeños efectos basados en la relatividad debido a su extrema precisión y alto "factor Q", esto es, “una cantidad que refleja de forma fiable la energía óptica que el ion absorbe y retiene en el cambio desde un nivel de energía a otro”, explica el investigador post-doctoral del NIST James Chin-Wen Zhou, primer autor de la investigación.

"Hemos observado el mayor factor Q en la física atómica", dice Chou. "Usted puede pensar en ello como el tiempo que una cuerda de una guitarra vibra antes de que pierda la energía almacenada en su estructura de resonancia. Tenemos el ion oscilando en sincronía con la frecuencia del laser de cerca de 400 mil millones de ciclos". Los experimentos del NIST se centraron en dos escenarios predichos por Einstein en su teoría de la relatividad. En primer lugar, cuando dos relojes están sometidos a fuerzas gravitacionales desiguales (debido a sus diferentes elevaciones por encima de la superficie de la Tierra), el reloj ubicado a mayor altura estará expuesto a una menor fuerza gravitacional, por lo tanto, su funcionamiento se ejecutará más rápido. En segundo lugar, cuando un observador se mueve, los movimientos de un reloj (funcionando) que permanece inmóvil (quieto respecto al observador móvil) en un lugar parecen durar más tiempo, por lo que el mencionado reloj aparenta correr de manera más lenta. Los científicos también suelen referirse a esto como la "paradoja de los gemelos", en el que uno de los hermanos gemelos, luego de viajar en un cohete a una gran velocidad, regresa más joven que el otro gemelo que se quedó en Tierra. El factor crucial allí es la aceleración (la aceleración y desaceleración) del viaje doble realizado en su recorrido de ida y vuelta.

¿Alcanzaremos la exactitud absoluta algún día?

Los científicos del NIST han observado estos efectos al hacer cambios específicos en uno de los dos relojes de aluminio y en las diferencias resultantes de las actitudes de los iones en sus desempeños o, dicho de otro modo, en su frecuencia de trabajo. En una serie de experimentos, los científicos levantaron uno de los relojes a una altura de un tercio de un metro por encima del segundo reloj. Efectivamente, el reloj ubicado en la posición más alta corrió a un ritmo “ligeramente” más rápido que el reloj ubicado en la posición inicial (o más baja), exactamente como se predijo. En el segundo conjunto de experimentos, examinaron los efectos de alterar el movimiento físico de los iones en uno de los relojes. Vale aclarar que los iones son completamente inmóviles durante las operaciones normales del reloj. Los científicos del NIST lograron capturar y manipular unos de los iones y lo impulsaron de manera que girase hacia atrás y adelante a velocidades equivalentes a varios metros por segundo. Este reloj marcó a un ritmo ligeramente más lento que el otro reloj, también según lo predicho por la relatividad. Es decir, realizando un movimiento que simula en los iones el viaje doble, como en la paradoja de los gemelos.

Trampa de iones utilizada en el reloj del NIST

Estas comparaciones de los relojes súper-precisos y su influencia en las mediciones del tiempo pueden ser útiles para la geodesia, la ciencia que observa la relación que existe entre la Tierra y su campo gravitatorio, con aplicaciones en geofísica e hidrología. Además, es posible que pueda servir para las pruebas basadas en el espacio sobre las teorías de la física fundamental, sugiere el físico Hasta Rosenband, líder del equipo de relojes de iones de aluminio del NIST. Estos científicos esperan mejorar la precisión de los relojes de aluminio aún más (10 veces), a través de cambios en la geometría de trampa de iones y un mejor control del movimiento de iones y la interferencia ambiental. El objetivo es medir las diferencias en el cronometraje lo suficientemente bien como para medir los cambios a alturas mínimas, con una precisión de 1 centímetro, es decir, un nivel de rendimiento adecuado para realizar mediciones geodésicas.

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Escrito por Mario

20 Comments

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  1. El púlsar PSR J0437-4715 distingue por ser el reloj natural más estable en el universo entero y es discutiblemente más estable que los relojes atómicos hechos por el hombre. Su estabilidad es aproximadamente una parte en mil billones (10^15)

      • Para que lo entiendan: PSR J0437-4715. Se trata del reloj natural más estable conocido, con un giro cada 5,75 milisegundos. De hecho se piensa que es más exacto que un reloj atómico debido a que el error de un reloj atómico es del orden de 3 cienbillonésimas de segundo, mientras que el error del púlsar se estima en una milbillonésima de segundo. Completa casi 174 giros en cada segundo.

      • en el articulo dice que el tiempo varia segun la gravedad y cada vez mas atraida ( mas cerca) el tiempo se relantixa y aqui dicen que al subirte ( como ejemplo) a una escalera te ara vejo refiriendose a que sera mas vejo que si no estubieras cosa que no deberia ya que al subirte a la escalera esstas mas fuera del campo graviatorio en la tierra

        lo se… es una toteria lo que he dicho pero es que soy muy perspicaz , por eso soy chuck norris !

  2. Yo tengo una duda. Segun dicen como mas altura esta el reloj mas rapido pasa el tiempo, pero mas altura respecto a que? se refieren a mas distancia desde el suelo?centro de la tierra? o el q? y si es asi no puede ser una simple cuestion de la fuerza de la gravedad que afecta a al movimiento de los cuerpos y que a mas distancia de la fuente gravitacional menos afecta la gravedad i por lo tanto mas rapido va el tiempo en un reloj de cualquier tipo por una simple cuestion de resistencias o fuerzas?
    gracias!

    • Disculpen, el articulo responde a mi pregunta. No lo habia leido todo. Aunque no acabo de entender que pretenden con la medicion de tiempos a diferentes alturas. Logicamente como mas preciso sea el reloj este podra mostrar diferentes tiempos a diferentes alturas pero hasta q punto y con q finalidad? Ya sabemos q si los relojes estubiesen separados a diferentes alturas un milimetro, un nanometro, no importa la distancia, el que este mas alejado del centro gravitacional ira mas rapido. pero y q? No seria mas logico encontrar una equacion que sirva para calcular las divergencias temporales en funcion de la fuerza gravitacional y su respectiva distancia de su centro con un reloj de masa X. Asi a partir de esta equacion solo deberian intercanbiar numeros mara obtener los diferentes resultados y no haria falta tantos experimentos. Nose quizas no sea asi, pero yo le veo logica.

  3. el tiempo es relativo….. por q no existe tal cosa como el tiempo, lo q percibimos como "el paso del tiempo" es solo efecto colateral de otra fuerza existente, si, llevamos registro de eventos pasados, pero eso tambien puede ser muy relativo ;).

  4. todos somos esclavos del tiempo fuck vampiros que la pegan de gays inmortales jajaja.
    saliendo de bromas tienen razon al preguntar la distancia del suelo respecto a que altura??? a nivel del mar? a un metro del suelo ?? o mientras mas cerca estemos de l nucleo de la tierra menos envejeceremos???

  5. #1 una duda si dices que tiene una precision muchisimo mas amplia que nuestro mejor reloj atomico? como pudieron medir esa exactitud? o en su defecto con que clase de calculos o experimentos pueden llegar a ese resultado? y sabiendo esto es relevante saber este tipos de cosas o sea es aplicable?

  6. hace un tiempo vi un reportaje en natgeo donde mostraban la teoria por el cual los relojes que se encuentra en las naves espaciales andaban mas lento que los relojes en la tierra y yo creo que el punto en cuestion no es la altura a la se encuentran los objetos si no a la velocidad en que se desplazan.

    • La dilatación del tiempo ocurre al moverse un objeto o al estar sujeto a la gravedad. Cuanta más velocidad, más lento pasa el tiempo. Y lo mismo con la gravedad.

      De la misma manera que un objeto viajando a la velocidad de la luz (algo imposible, pero imaginemos, que es gratis) no sufre el paso del tiempo, un objeto atrapado en un campo gravitatorio infinito (¿agujero negro?) tampoco.

  7. Interesante articulo. Hace poco estuvimos estudiando acerca de la teoria relativista y es bastante sorprendente (y algo confuso), aunque no se supone que a mayor altura se envejece menos pronto de acuerdo a la "paradoja" de los hermanos?. (Es muy curioso, para el hermano de la nave ha transcurrido menos tiempo -y por ende es mas joven- y se supone que visto desde la Tierra su tiempo transcurre mas rapido por lo que supondriamos que deberia envejecer, por tanto, mas rapido, pero todo es relativo)

    "Los físicos del NIST han medido este efecto en una escala con segmentos definidos de 33 centímetros (1 pie según las normas de medición americana)"
    Lo que no entiendo es por que los gringos insisten en emplear su sistema de unidades (ya ni los ingleses siguen usando el sistema anglosajon), además si van a hacer un experimento deberian emplear el SI (y luego se quejan de que por que explotan sus cohetes o por que sus médicos confunden entre unidades).

  8. Yo creo que la gravedad afecta los relojes que los cientificos hacen, sea cual sea el material que se use. Además, la dilatación del tiempo es algo que creo que no existe, si no que es un argumento que dio el loco einstein para dar cabida a su formula donde no sabia que hacer con las velocidades superiores a la luz (recuerden que segun einstein la velocidad de la luz es constante y absoluta, que no hay velocidades mayores a esa, en todo caso, ya han superado la velocidad de la luz en aceleradores de particulas). Por ende si la variable de velocidad es constante, no queda mas que la variable de tiempo la que se puede dilatar.
    La gravedad afecta a TODO, incluso a los ases de luz que viajan por el espacio y otros tipos de energías.

    • Que han superado la velocidad de la luz en aceladores de partículas? WTF?… si el acelerador de partículas mas grande del mundo ( si ese que valió lo suficiente para solucionar los problemas económicos y alimenticios de África unas 200.000 veces ) llega al 99,99% de la velocidad de la luz… es imposible rebasar la velocidad de la luz… ya que de hacerlo probablemente te transformes en luz XD…

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