Os dejo esta noticia porque nos hace ver la importancia que puede tener la Teoría de la Relatividad especial de Einstein para poder llegar a lugares muy lejanos, como Alfa Centauri que se encuentra a más de 4 años luz de nosotros. Además, nos informa de las dificultades que se tienen en la actualidad para poder viajar a velocidades que, aunque son muy elevadas, son solo de una quinta parte de la velocidad de la luz.
El proyecto de Hawking y Milner para llegar a Alfa Centauri
Una diminuta nave
espacial de unos pocos gramos viajando al 20% de la velocidad de la luz con la
ayuda de una ‘vela’ impulsada por un haz luminoso. Destino: el sistema estelar
Alfa Centauri. Duración del viaje: 20 años. Este es el objetivo del proyecto Breakthrough
Starshot en el que se han embarcado el científico Stephen Hawking y el
millonario ruso Yuri Milner, con la ayuda del fundador de Facebook Mark
Zuckerberg.
Coincidiendo con el 55
aniversario del primer vuelo tripulado al espacio –el de Yuri Gagarin–, esta
semana se ha presentado en el One World Observatory de Nueva York un proyecto
no menos ambicioso: el primer viaje al sistema estelar más cercano al Sol, Alfa Centauri, situado a unos 4,37 años luz
de distancia.
Este programa de ingeniería e
investigación, presupuestado inicialmente en 100 millones de dólares, se llama Breakthrough Starshot y lo promueven el
magnate ruso Yuri Milner y el físico británico Stephen Hawking, a los que se
acaba de unir Mark Zuckerberg, el fundador de Facebook. Lo dirigirá Pete
Worden, ex director del centro Ames de la NASA, con la ayuda de un comité de
expertos internacional.
“En la próxima generación, Breakthrough
Starshot pretende desarrollar una nanonave –una sonda espacial robótica de unos
gramos equipada con una 'vela'– y utilizar un haz luminoso para empujarla al 20
% de la velocidad de la luz (a unos 215 millones de km/h)”, explica Hawking.
Para lograrlo habrá que solucionar
multitud de retos tecnológicos, como los dispositivos de emisión de luz láser
desde la Tierra, la miniaturización de los ordenadores, cámaras y sistemas de
comunicación de las nanonaves, los mecanismos para evitar los impactos durante
el viaje, y el diseño de una 'vela' de varios metros pero con solo unos pocos
átomos de grosor.
“Si tenemos éxito, una misión de
sobrevuelo podrían alcanzar Alfa centauri unos 20 años después de su
lanzamiento, y enviar imágenes de cualquier planeta que se pudiera descubrir en
este sistema (de tres estrellas)”, añade el científico, quien recuerda que con
la tecnología actual se tardaría en alcanzar ese objetivo cerca de 30.000 años.
“Albert Einstein una vez se imaginó
cabalgando en un rayo de luz, y su experimento mental lo llevó a la teoría de
la relatividad especial”, dice Hawking, “Ahora, un poco más de un siglo más
tarde, tenemos la oportunidad de conseguir una fracción importante de esa
velocidad, y solo de esta manera podremos alcanzar las estrellas en la escala
de tiempo de una vida humana. Es emocionante involucrarse en un proyecto tan
ambicioso”, subraya el físico.
Starshot es uno de los proyectos del
programa Breakthrough Initiatives promovido por Yuri
Milner para responder a la pregunta sobre si estamos solos en el universo. La
nueva iniciativa científica se basa en la colaboración internacional y el
acceso abierto de los datos. Según sus promotores, el objetivo es representar a
toda la humanidad como un solo mundo, viajando dentro de nuestra galaxia en una
generación.
He encontrado un experimento sobre la dilatación del tiempo en presencia de campos gravitatorios bastante interesante, se ha publicado en Nature y en el desarrollo de el mismo participo el Premio Nobel Steven Chu, adjunto el articulo de la propia revista (en inglés) y una reseña en un blog español. Las explicaciones de ambos son bastante complicadas pero el concepto clave es la distorsión de la medida del tiempo entre dos puntos del espacio con diferentes intensidades del campo gravitatorio, ademas, el propio experimento es muy interesante porque supera con creces en precisión y con un coste mucho menor a uno que esta desarrollando la ESA (European Space Agency), llamado ACES (Atomic Clock Ensemble in Space) links:
Para mi segunda aportación en este blog, me gustaría compartir con
todos vosotros un tema distinto a lo que se ha estado tratando por aquí. Se trata
de los viajes en el tiempo y de la explicación física que ofrece la ciencia a
este tema. Y como buenos físicos que somos, vamos a intentar entender este fenómeno
de una forma mas teórica y técnica.
¿Que son los viajes en el tiempo?
El concepto de viajar en el tiempo se refiere
a poder desplazarnos hacia delante o atrás en el tiempo, lo que nos permitiría cambiar
cosas pasadas o ver cosas que aun no han ocurrido. El problema es que no ha
sido tomado en serio, por lo que se
asocia el termino rápidamente al mundo de la ciencia ficción. Hay que saber que
esto podría ocasionar problemas en lo que se conoce como “futuro casual” y “pasado
casual”.
Esta imagen representa bastante bien lo que
esto significa. Nosotros nos encontramos en el presente, que es el punto donde
se tocan los vértices de los dos conos. A partir de ahí nosotros podemos ir
hacia el futuro, pero se hace de forma arbitraria. Por lo que dos personas que
iniciaran el viaje a la vez y decidieran el punto exacto en el tiempo en el se
quieren detener, podrían acabar en mundos completamente distintos. Y cuanto mas
avanzamos mayor es la posibilidad de cambio, por eso los conos se ensanchan en
sus bases, tanto para el futuro como para el pasado.
¿Se pueden medir los viajes en el tiempo?
Curiosamente si. La unidad que proponen los físicos
teóricos que lo estudian en sus argumentos es el “segundo/segundo” (s/s). ¿Porque
esta forma de medirlo? Realmente lo que se quiere medir con esto es la
velocidad a la que experimentamos el tiempo. En la vida cotidiana lo hacemos a
1 segundo por segundo.
¿A que nos referimos con “viajar en el tiempo”?
Para que existiera la forma de viajar en el
tiempo, deberíamos ser capaces de alterar nuestra percepción sobre este. Pondré
un ejemplo, ya sabéis que nos movemos a 1s/s ¿Pero que pasaría si aumentáramos esa
cantidad a 3600s/s? Estaríamos avanzando 1 hora por cada segundo de nuestro
tiempo real. Y 1 año/s? Bueno, ya os lo podéis imaginar. En el caso de que quisiéramos
retroceder en el tiempo deberíamos buscar cantidades negativas como -60s/s.
Además, viajar en el tiempo no es subirse a
una maquina, apretar un par de botones, y esperar a aparecer en una época distinta.
Teniendo en cuenta la teoría de la
relatividad de Einstein, viajar a velocidades cercanas a la velocidad de la
luz, ocasiona una dilatación del tiempo, por la cual el tiempo de un
individuo que viaja a esa velocidad corre más lentamente. Desde la perspectiva
del viajero, el tiempo "externo" parece fluir más rápidamente,
causando que el viajero llegue a un lugar más adelante en el futuro.
Para Finalizar
Físicos como Einstein con su teoría de la relatividad, o Stephen Hawking
con la teoría de hoyos, han dejado abierta la posibilidad de que estos viajes
sean posibles. Otro físico que me llamo la atención y con el cual comparto opinión
es Michio Kaku, que piensa que si que son posibles, pero nuestra tecnología actual
es insuficiente, y pasaran varias décadas o incluso siglos hasta que lo sea.
Otros afirman que es imposible, porque para conseguirlo deberíamos ser
capaces de viajar a la velocidad de la luz, cosa que nos desintegraría como
organismos orgánicos que somos.
La verdad es que es un tema en el que hay muchas opiniones y cada uno
tiene una forma de enfocarlo, pero me parecía interesante y hasta me he
divertido redactando este post.
Espero que os haya gustado y me gustaría
también dar las gracias a todos los que hayáis leído hasta este punto dada la extensión
del tema.
Un saludo y gracias por leerlo.
Ivan Roca Climent
2º Bachillerato-A
Bibliografía: Aquí podéis consultar los artículos
que me han servido para escribir mi entrada.
Dado
que estamos estudiando en clase el tema de Relatividad, y ésta resulta un tanto
"irreal" debido a que no podemos apreciar sus efectos en la vida
cotidiana, he estado buscando información sobre pruebas o experimentos que la
justifiquen.
De esta forma me he topado con el que quizás sea uno de
experimentos más famosos e importantes en la historia de la física: el
experimento de Michelson-Morley. He encontrado un artículo bastante bueno, en
el que explica de manera muy sencilla y clara este experimento que marcó un
antes y un después.
A finales del
siglo XIX se conocía que la luz era una onda electromagnética, que se propagaba
a velocidad c (unos 300.000 km/s).
Esto, sin
embargo, tenía un matiz que traía de cabeza a todo el mundo: hasta ese momento
todas las ondas conocidas necesitaban un medio por el que
propagarse: las olas de un estanque necesitaban el agua, las ondas sísmicas
necesitaban la tierra, y el sonido (que ya se conocía que era otra onda)
necesitaba el aire para propagarse.
Ahora, si
suponemos que entre las estrellas que vemos y nosotros (el espacio vamos) no
hay nada, esto entra en contradicción directa con que veamos la luz
que nos llega de dichas estrellas.
Por lo que había que pensar en otra alternativa: en el espacio debería existir algo,
un medio, que permite que se propage la luz: al cual se denominó éter, del cual no sabíamos en un
principio absolutamente nada, ni de qué estaba “formado’’.
Ahora, si
existiese de verdad dicho éter, deberíamos ser capaces de observarle de alguna
forma, y esto fue lo que propusieron Michelson y Morley, un experimento para
medir dicho éter.
Bases del Experimento
No se sabía si
este éter estaría en reposo o la velocidad que tendría, pero dado que la Tierra
gira en torno al Sol (en un año da una vuelta), la velocidad del éter respecto
al de la Tierra cambiará a lo largo del año, y esto produciría ligeros cambios
en la imagen que nos da la luz.
(Esquema del interferómetro)
Para ello, se
utilizó un interferómetro de
Michelson, el cual divide la luz que emite un foco luminoso (un
láser por ejemplo) en dos haces, los cuales rebotan en dos espejos y se vuelven
a juntar. Dado que la luz es una onda, siempre que tengamos una fuente que solo
emite una longitud de onda (es decir, un color muy definido), al volver a
juntarse, los dos haces interferirán produciendo máximos y mínimos de
intensidad.
Para ello, se
utilizó un interferómetro de
Michelson, el cual divide la luz que emite un foco luminoso (un
láser por ejemplo) en dos haces, los cuales rebotan en dos espejos y se vuelven
a juntar. Dado que la luz es una onda, siempre que tengamos una fuente que solo
emite una longitud de onda (es decir, un color muy definido), al volver a
juntarse, los dos haces interferirán produciendo máximos y mínimos de
intensidad.
Que se forme
uno u otro depende de la diferencia de caminos que hayan recorrido los dos
haces, lo que normalmente se hace variando ligeramente la posición de uno de
los espejos (las variaciones de la posición deberán de ser similares a la
longitud de onda de la luz, lo cual lleva a que serán de unos cientos de
nanómetros: una diez milésima de milímetro).
Sin embargo, también se puede lograr el mismo efecto si estas distancias
permanecen fijas pero la velocidad del medio por el que viaja la luz varía en
uno de los brazos.
Así que
variando la orientación de los brazos se debería observar un cambio en el
patrón obtenido.
Resultados
Finalmente, y
usando un instrumento que tenía unos brazos de 11 metros de largo (imaginaos
las dimensiones del aparatito) y colocado sobre una “piscina” de mercurio para
minimizar los movimientos del aparato, ambos físicos realizaron medidas de lo
que ocurría.
Los resultados obtenidos en todas
ellas fueron nulos: en
ningún momento hubo ningún dato que apuntase a que la velocidad de la luz
hubiera variado, o lo que es lo mismo, que el éter no tenía ninguna velocidad
apreciable.
Sin embargo,
esto mismo fue lo que condujo a que fuera uno de los más importantes
experimentos, ya que con estos resultados se comenzó a pensar que dicho éter
podría no existir, y se planteó que la luz podría viajar en el vacío, sin
ningún medio de por medio, lo cual derivó finalmente en la Teoría de la
Relatividad Especial de Einstein, donde ya se impuso la no existencia de dicho
éter.
Por último, también recomendaría echarle un vistazo al capítulo de la colección del Universo Mecánico que habla sobre este experimento. Eso sí, es un poco largo (unos 27 minutos aprox.)
"El Racó de la Ciència" és una producció dels i de les estudiants de l'IES CID CAMPEADOR de València. Hi participen alumnes de diferents cursos, amb l'únic requisit de demanar permís al professor que imparteix les assignatures: "FÍSICA" i "QUÍMICA" de 2n de Batxillerat Científic.
"El Racó de la Ciència" es una producción de los y de las estudiantes del IES CID CAMPEADOR de València. Participan en él alumnado de diferentes cursos, con el único requisito de solicitar permiso al profesor que imparte las asignaturas: "FÍSICA" i "QUÍMICA" de 2º de Bachillerato Científico.