Einstein Tiene Razón Sobre La Relatividad General - Otra Vez

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Usando órbitas planetarias, los físicos han confirmado con sorprendente precisión la teoría de la relatividad general de einstein.

La teoría de la relatividad general de Albert Einstein ha sido probada de nuevo, y esta vez, los físicos han determinado cuán precisa es: cualquier desviación de su teoría de la relatividad general es tan pequeña que cambiarían los cálculos en una parte por cada 10.000 en una. parte en 100,000.

Una y otra vez, los experimentos han demostrado que la teoría de la relatividad general de Einstein, que describe el comportamiento de la gravedad, especialmente cuando se trata de altas velocidades y grandes masas. En el nuevo estudio, los físicos observaron montones de datos en órbitas planetarias para buscar pequeñas anomalías que no podían explicarse por la teoría de la gravedad de Isaac Newton, en la que la gravedad es una fuerza entre objetos que depende de sus masas, o el general de Einstein. La teoría de la relatividad, que dice que la gravedad es una deformación del espacio-tiempo.

Y la teoría de Einstein se sostiene, una vez más. [8 maneras en que puedes ver la teoría de la relatividad de Einstein en la vida real]

La gravedad sube?

En la nueva prueba, un equipo internacional de científicos dirigido por Aurelien Hees, matemático de la Universidad Rhodes en Sudáfrica, buscó violaciones de la llamada simetría de Lorentz o invarianza de Lorentz, una parte clave de las teorías especiales y generales de la relatividad.. Este principio dice que las leyes físicas se ven iguales sin importar su velocidad u orientación. Por ejemplo, un científico en un cohete que se mueve en línea recta a una velocidad constante vería que sus experimentos dan los mismos resultados que si estuvieran en una habitación en la Tierra; sin mirar hacia afuera, no habría manera de saber que Estaba atravesando la atmósfera en un cohete. (Uno puede experimentar esto en un avión: sin la turbulencia o la vibración de los motores, no puede saber si el avión, o usted, se está moviendo o no sin una ventana).

Una consecuencia de la simetría de Lorentz es que la gravedad no tiene una dirección preferida. La gravedad de la Tierra te atrae de la misma manera, ya sea que lances un cohete desde Rusia o los Estados Unidos, desde el Polo Norte o el Polo Sur. Esto no se refiere a las diferencias debido a la forma de la Tierra, simplemente la forma en que se comporta la gravedad: siempre se dirige hacia el centro de masa. [6 Datos extraños sobre la gravedad]

Las órbitas planetarias se pueden utilizar para probar cualquier violación de esa simetría. En este momento, las órbitas se calculan utilizando las leyes de Newton con una corrección para la relatividad general. Si se viola la simetría de Lorentz, entonces las órbitas serán diferentes, sus caminos se desviarán en una cantidad mensurable.

Esas mismas órbitas se han utilizado para mostrar que la relatividad general es correcta. En 1859, los astrónomos notaron que la órbita de Mercurio estaba cambiando su orientación a lo largo del tiempo, un proceso llamado precesión. Todos los planetas giran alrededor del sol en elipses en lugar de círculos perfectos, y el eje largo de la elipse gira lentamente a medida que los planetas se juntan entre sí. Pero la órbita de Mercurio se estaba moviendo más rápido de lo que predecían las ecuaciones de Newton, incluso cuando uno explicaba la ligera atracción de todos los demás planetas. La diferencia era pequeña, solo una centésima de grado cada siglo, pero estaba allí.

En ese momento, algunos científicos predijeron que otro planeta (llamado Vulcano) debía residir dentro de la órbita de Mercurio. Sin embargo, nadie encontró a Vulcano, así que estaba claro que algo estaba mal. En 1915, Einstein resolvió ese problema, sin la necesidad del hipotético planeta. La relatividad general fue capaz de explicar esa pequeña diferencia de las leyes de Newton.

Forma de las órbitas planetarias.

Para buscar una violación de la simetría de Lorentz, el equipo de Hees examinó los datos y los análisis de años de observaciones de las distancias entre los planetas y la luna, medidos por sondas espaciales, observatorios terrestres y experimentos de alcance láser, este último del Intégrateur Numérique Planétaire de l'Observatoire de Paris (INPOP). De particular interés fue cómo la órbita elíptica de cada planeta cambia con el tiempo.

Las órbitas alrededor del sol (o la caminata de la luna alrededor de la Tierra) están todas inclinadas un poco en relación con la órbita de la Tierra. El punto donde el planeta cruza la órbita de la Tierra de sur a norte se llama nodo ascendente. Hees y su equipo observaron el ángulo entre el punto donde el planeta se acerca más al Sol y al nodo ascendente. Ese ángulo cambia en pequeñas cantidades a medida que cada planeta es arrastrado por la gravedad de otros planetas.

Este es el mismo tipo de observación que reveló la discrepancia en la órbita de Mercurio en el siglo XIX, y muchos grupos de científicos han tratado de detectar los efectos aún más pequeños de la relatividad general en otros planetas, como Venus, Marte, Júpiter, Saturno e incluso Tierra. Ahora, los científicos pueden explicar la relatividad general y agregar las leves correcciones a las leyes del movimiento de Newton. [10 datos extraños sobre el mercurio]

El equipo de Hees usó toda esa información para descubrir cuán precisa es la teoría de Einstein y para determinar dónde buscar violaciones. Si hubo una violación de la simetría de Lorentz, entonces las formas de las elipses que describen las órbitas de los planetas, llamadas excentricidades, deberían cambiar. Además, las inclinaciones orbitales (la "inclinación" en relación con la órbita de la Tierra) deben cambiar de manera que la teoría de Newton no tenga en cuenta las correcciones de la relatividad general.

Para cuantificar la diferencia entre las predicciones actuales de la relatividad general y las observaciones reales, los físicos usan números llamados coeficientes de Extensión del Modelo Estándar, o SME, que deberían ser cero si la relatividad y las leyes de Newton dan cuenta de todos los movimientos de cada planeta.

Las PYME no eran necesariamente cero, aunque eran realmente pequeñas, con rangos de 10 ^ -9 (uno en mil millones) a 10 ^ -12 (uno en un billón), lo que significa que están de acuerdo con las leyes de Einstein al menos a una parte en 10,000 a una parte en 100,000. Lo importante, notó Hees, es que el rango te dice cuáles son los límites en cualquier teoría física nueva.

"Realmente no sabemos dónde puede aparecer alguna desviación", dijo Hees a WordsSideKick.com. "Sin embargo, tiene que ser más pequeño que los límites actuales".

Nueva fisica

Esto puede parecer mucho trabajo para probar una teoría que ha demostrado ser correcta una y otra vez. Sin embargo, tales pruebas son importantes para encontrar nuevas teorías más allá de la relatividad general que los científicos están bastante seguros de que existen.

"Han reunido décadas de datos de movimientos planetarios para buscar desviaciones de la invariancia de Lorentz, una piedra angular de la relatividad especial y general y del Modelo estándar de física de partículas", dijo Paul M. Sutter, astrofísico de la Universidad Estatal de Ohio. Quien no participó en el nuevo estudio. "Si alguien encuentra evidencia de esta [violación], es un Nobel instantáneo".

La investigación apareció en la edición del 29 de septiembre de la revista Physical Review D.

Siga WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook y Google+. Publicado originalmente en WordsSideKick.com.


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