El efecto Terrell-Penrose, predicho en 1959, sugiere que los objetos que se mueven a velocidades cercanas a la de la luz aparecen rotados. Esta ilusi贸n 贸ptica resulta de la combinaci贸n de la contracci贸n de longitudes relativista y los diferentes tiempos de recorrido de la luz. Los investigadores utilizaron pulsos l谩ser y c谩maras ultrarr谩pidas para reproducir este efecto.
a) Imagen de calibraci贸n del cuboide en reposo, con una simulaci贸n en perspectiva superpuesta desde la posici贸n de la c谩mara (l铆neas blancas).
b) Rotaci贸n de Terrell de una esfera contra铆da seg煤n Lorentz, movi茅ndose a 0.999鈥痗.
c) Rotaci贸n de Terrell de un cubo, con simulaci贸n (contornos blancos) superpuesta a los resultados experimentales para guiar la observaci贸n y validar la teor铆a.
El experimento se realiz贸 ajustando la sincronizaci贸n de los flashes l谩ser para simular una velocidad de la luz reducida a 2 metros por segundo. Este truco permiti贸 visualizar el efecto sin necesidad de velocidades relativistas reales. Las im谩genes obtenidas muestran claramente una rotaci贸n aparente de los objetos, confirmando as铆 las predicciones te贸ricas.
Peter Schattschneider y su equipo combinaron im谩genes tomadas en diferentes momentos para crear videos mostrando el efecto. Un cubo aparece efectivamente torcido, mientras que una esfera conserva su forma pero con un desplazamiento aparente de su polo norte. Estos resultados abren nuevas perspectivas para el estudio de fen贸menos relativistas.
Esta investigaci贸n es fruto de una colaboraci贸n 煤nica entre arte y ciencia. El artista Enar de Dios Rodr铆guez jug贸 un papel clave al iniciar un proyecto explorando la fotograf铆a ultrarr谩pida. Este enfoque interdisciplinario permiti贸 hacer visible un efecto hasta entonces puramente te贸rico.
Las implicaciones de este descubrimiento van m谩s all谩 de la simple confirmaci贸n de una predicci贸n. Ofrece una nueva manera de visualizar y comprender los efectos contraintuitivos de la relatividad. Este avance podr铆a tambi茅n inspirar nuevos m茅todos para ense帽ar f铆sica relativista.
El equipo planea ahora explorar otros efectos 贸pticos relacionados con la relatividad. Estos trabajos podr铆an eventualmente conducir a nuevas aplicaciones en el campo de la imagen ultrarr谩pida o la simulaci贸n de fen贸menos c贸smicos.
驴Qu茅 es la contracci贸n de longitudes en relatividad?
La contracci贸n de longitudes es un fen贸meno predicho por la teor铆a de la relatividad especial de Einstein. Establece que la longitud de un objeto en movimiento disminuye en la direcci贸n de su desplazamiento, desde el punto de vista de un observador en reposo.
Este efecto se vuelve significativo solo a velocidades cercanas a la de la luz. Por ejemplo, una nave espacial viajando al 90% de la velocidad de la luz parecer铆a aproximadamente 2,3 veces m谩s corta para un observador externo.
La contracci贸n de longitudes no es una ilusi贸n 贸ptica sino una consecuencia real de la estructura del espacio-tiempo. Est谩 relacionada con la dilataci贸n del tiempo, otro efecto clave de la relatividad especial.
Aunque contraintuitiva, esta predicci贸n ha sido confirmada por numerosos experimentos, especialmente con part铆culas subat贸micas aceleradas a velocidades relativistas.
驴C贸mo funciona la imagen ultrarr谩pida?
La imagen ultrarr谩pida permite capturar eventos que ocurren en nanosegundos o menos. Se basa en c谩maras capaces de tomar millones de im谩genes por segundo y fuentes luminosas ultracortas como los l谩seres femtosegundos.
En este experimento, los investigadores utilizaron pulsos l谩ser extremadamente cortos para 'congelar' el movimiento de los objetos. Al sincronizar precisamente estos flashes con una c谩mara ultrarr谩pida, pudieron reconstituir el efecto Terrell-Penrose.
Esta t茅cnica se asemeja a la fotograf铆a estrobosc贸pica, donde una escena en movimiento es iluminada por flashes muy breves. La diferencia radica en la precisi贸n temporal, que debe ser del orden del nanosegundo para estos experimentos.
Las aplicaciones de la imagen ultrarr谩pida van desde la investigaci贸n fundamental hasta la industria, pasando por la medicina. Permite estudiar fen贸menos demasiado r谩pidos para el ojo humano, como ondas de choque o reacciones qu铆micas.
Fuente: Communications Physics