Experimentos sobre la Dilatación del Tiempo

El abandono del concepto de tiempo universal consagrado por la expresión de la dilatación del tiempo, es tan contrario a la intuición, que se debe mirar a los experimentos, para confirmar esta predicción extraordinaria de la relatividad especial. Estos son algunos de los experimentos que confirman la dilatación del tiempo.

Paradoja de los Gemelos

La historia va de un par de gemelos, donde uno de ellos sale en un viaje espacial de alta velocidad durante el cual viaja a una gran fracción de la velocidad de la luz, mientras que el otro permanece en la Tierra. Debido a la dilatación del tiempo, éste corre más despacio en la nave según lo vé el gemelo de la Tierra, y el gemelo viajero encontrará mas viejo a su gemelo terrestre, a su regreso del viaje. La pregunta común: ¿Es esto real? ¿Puede ser realmente mas joven uno de los gemelos?.

La pregunta básica acerca de si la dilatación del tiempo es real, está resuelta por el experimento del muón. La clara implicación es que el gemelo viajero sería sin duda mas joven, pero el escenario se complica por el hecho de que el gemelo viajero se debe acelerar hasta la velocidad de desplazamiento, darse la vuelta, y desacelerarse de nuevo a su regreso a la Tierra. Las aceleraciones están fuera del reino de la relatividad especial y requieren de la relatividad general.

A pesar de las dificultades experimentales, un experimento en una aerolínea comercial, confirma la existencia de una diferencia de tiempo entre los observadores en tierra, y los marcos de referencia que se mueven con respecto a ellos.

Estructura Fina Atómica

Uno de los grandes éxitos de la teoría cuántica fué la predicción de los niveles de energía del átomo de hidrógeno. Cuando se hicieron intentos para explicar la estructura fina de las líneas espectrales del hidrógeno, se encontró que el desdoblamiento de las líneas eran erróneas en un factor de dos. Se dieron cuenta de que en el cálculo de las frecuencias, debía usarse la dilatación del tiempo relativista, y los cálculos mostraron que esta corrección relativista, llamada precesión de Thomas, era el factor de dos necesario de acuerdo con el experimento.

Experimento sobre la Dilatación del Tiempo de Kaivola

En el año 1985, Kaviola y su grupo, realizaron una medición precisa de la dilatación del tiempo, en un experimento de doble fotón. Un haz atómico de átomos de neón con v = 0,004c fue excitado por dos láseres colineales con el haz, incidiendo sobre los átomos desde direcciones opuestas. Las frecuencias de absorción del neón están desplazadas tanto por el efecto Doppler como por la dilatación del tiempo, siendo el efecto Doppler mucho mayor. Mediante la medición de una transición de doble fotón con los dos láseres de direcciones opuestas, el efecto Doppler se cancela y el desplazamiento por la dilatación del tiempo se puede medir con precisión. La medición se realizó midiendo la frecuencia de batido entre los dos láseres sintonizables. Este experimento confirmó la dilatación del tiempo esperado, de 4 partes en 100.000.