¿Sabía usted que sin Einstein no tendríamos televisión ni GPS, entre otras cosas?

imagesHoy se cumplen 100 años de la presentación de unos postulados que revolucionaron la ciencia y que son claves para explicar el funcionamiento de las galaxias, la parte íntima de la materia y muchas tecnologías cotidianas

En el instituto se aprende que el espacio y el tiempo son dos magnitudes rígidas que no cambian de un sitio a otro. Un segundo es un segundo, y un metro es un metro, aquí y en Júpiter. Pero, el 25 de noviembre de 1915 Albert Einstein presentó una innovadora y revolucionaria fórmula matemática que podía cambiarlo todo.
En plena Primera Guerra Mundial, y solo tres años después de que se hundiera el «insumergible» Titanic, presentaba la Teoría General de la Relatividad. Su principal cometido era describir cómo el espacio y el tiempo no eran entidades rígidas, sino que estaban vivas. En concreto, Einstein sostenía que constituían una nueva entidad conocida como espacio-tiempo, y que esta podía ser deformada por la gravedad y por la velocidad. Cuantas más intensas fueran estas magnitudes, más podía deformarse ese espacio-tiempo. Por eso, los segundos y los metros ya no medían lo mismo en todas partes, sino que eran relativos (a la velocidad y a la gravedad).
«Esta fórmula era la culminación de una década de trabajo. En 1905 había inventado el concepto de espacio-tiempo (en la Teoría de la Relatividad Especial). Pero en 1915 dijo cómo la gravedad podía deformarlo (En la Teoría de la Relatividad General)», explica José Luis Fernández Barbón, investigador del Instituto de Física Teórica del CSIC. Además, es Doctor en Física Teórica por la Universidad Autónoma de Madrid, ha trabajado como investigador en la Universidad de Princeton, en la Universidad de Utrecht y en la Universidad de Santiago de Compostela, además de ser investigador en la división de física teórica del CERN. (Entrevista completa con Barbón aquí).
Según dice, estas ideas supusieron una revolución, pero al principio causaron rechazo entres los científicos. Pero en seguida se pudo utilizar su idea de que la gravedad deformaba el espacio tiempo para explicar el extraño movimiento de Mercurio. Por entonces, se pensaba que había un planeta fantasma, llamado Vulcano, que le hacía oscilar de forma extraña, pero Einstein sostenía que la gravedad del Sol deformaba el espacio-tiempo y generaba ese raro efecto.
Hoy en día, los postulados de Einstein han pasado muchas pruebas, y tienen importancia para varias aplicaciones cotidianas:
Un GPS con kilómetros de error
Si los GPS no tuvieran en cuenta la relatividad del tiempo, debida a la velocidad de los satélites y a su altura en el campo gravitacional de la Tierra, los relojes atómicos de su interior perderían la calibración. Al cabo de un día, acumularían un error de kilómetros y dejarían de ser útiles.
El motivo es que, el tiempo y el espacio en la superficie de la Tierra y en un satélite están sometidos a distintas velocidades y a distintas intensidades en el campo gravitatorio. Por ello, no son iguales y el GPS se desajusta.
Televisiones viejas que aceleran partículas
«Las televisiones antiguas, que usan tubos de rayos catódicos, son pequeños aceleradores de partículas que hacen que los electrones choquen contra una pantalla. Estos electrones van muy rápido (al 30% de la velocidad de la luz), así que hay que diseñar imanes para dirigirlos que tengan en cuenta las fórmulas de la relatividad», según el científico. Sin Einstein, estas teles no funcionarían.
En las televisiones antiguas, los tubos de rayos catódicos dirigen los electrones hacia una pantalla teniendo en cuenta efectos relativistas
En las televisiones antiguas, los tubos de rayos catódicos dirigen los electrones hacia una pantalla teniendo en cuenta efectos relativistas- WIKIPEDIA
Oro a prueba de tiempo
Las propiedades de los átomos pesados como el oro y el mercurio, tienen que ver con que sus electrones están muy cerca del núcleo y se muevan muy rápido. Por ello, la causa de que el oro sea tan puro y no se oxide, está relacionada con un efecto relativista.
Latidos nucleares
Todo lo que tenga que ver con la energía nuclear, como las bombas atómicas, los reactores nucleares o la radiactividad, está relacionado con la famosa ecuación de Einstein (E=mxc2). Estos procesos implican cambios de masa en los núcleos que se traducen en cambios de energía», sostiene el científico.
Magnético y relativo
Todo lo que tenga que ver con los campos magnéticos está explicado por un efecto relativista. Estos campos ya se habían descrito antes, pero después entendimos que es la relatividad la que explica el magnetismo en realidad.
Viaje al futuro en la palma de la mano
En las capas altas de la atmósfera, los rayos cósmicos galácticos generan unas partículas que se llaman muones, son como electrones pero más pesados. Si tuvieras uno en la palma de la mano, verías que se desintegra en un microsegundo. Desde la parte de arriba de la atmósfera tardarían más en llegar al nivel del mar, así en teoría, antes de llegar ya se habrían desintegrado. Y, sin embargo, se detectan muones. La razón es que van tan rápido que su reloj interno dilata el tiempo, así que los muones viajan al futuro.