Experimento mental : ¿Cuánto dura un segundo?

En mi última publicación dije que hablaría próximamente acerca de la noción de que un segundo no es siempre un segundo, explicándolo por medio de un "experimento mental", así que aquí está. Recuerdo como lo hice con anterioridad que este artículo se basa en la información que obtuve en mi visita a Einstein la Exhibición organizada por el Parque Explora. Gracias por su lectura y sus comentarios. (la calidad de las imágenes no es buena :P)

La idea de que un segundo no es siempre un segundo es uno de los descubrimientos más sorprendentes de la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein. De hecho los investigadores sólo han observado este efecto a grandes velocidades. Los científicos sincronizaron dos relojes atómicos de alta precisión y luego pusieron a volar uno alrededor de la Tierra, a bordo de un avión. Cuando el reloj en vuelo aterrizó estaba retrasado una diminuta fracción de segundo con respecto al que permaneció en tierra. Un experimento mental con un reloj de luz explica el porqué de este fenómeno.

Reloj de Luz Inmóvil:


El reloj de luz imaginario marca los segundos mientras un impulso de luz rebota hacia arriba y hacia abajo entre dos espejos.

Reloj de luz Móvil: 

Cuando el reloj con espejos incluidos, empieza a moverse, el impulso viaja a lo largo de un trayecto diagonal. Esto sucede porque los espejos, durante el tiempo que transcurre para que el impulso se mueva entre ellos, se deslizan hacia la derecha debido al movimiento del reloj.



La trayectoria diagonal del reloj en movimiento es más larga que la trayectoria  vertical del reloj inmóvil. Como sabemos que la luz viaja a una velocidad constante, el impulso necesariamente tarda más tiempo para viajar por la trayectoria diagonal más larga. Por lo tanto transcurre más tiempo entre el tic-tac del reloj en movimiento que el del reloj inmóvil.

Cada uno de los relojes marca un segundo cuando el impulso toca uno de los espejos. El "segundo que registra el reloj en movimiento es, en realidad más largo que el "segundo", del reloj inmóvil. A menudo, este descubrimiento de Einstein se resume en la siguiente frase: "Los relojes en movimiento marchan más despacio".

Todos los relojes en movimiento marchan más despacio, no sólo los de luz. Excepto a velocidades próximas a la velocidad de la luz, el efecto es insignificante. Curiosamente, alguien que se está moviendo no pensará que su reloj se esta moviendo despacio, porque todo en su marco de referencia también habrá disminuido de velocidad. En cambio en un observador inmóvil en el espacio que observe la tierra moverse alrededor del Sol, todos los relojes de nuestro planeta funcionarán despacio aunque nosotros no notemos nada extraordinario.

Les dejo este vídeo.