Dilatación del Tiempo

La dilatación del tiempo es el fenómeno predicho por la teoría de la relatividad, por el cual un observador observa que el reloj de otro (un reloj físicamente idéntico al suyo) está marcando el tiempo a un ritmo distinto que el que mide su reloj. Esto se suele interpretar normalmente como que el tiempo se ha ralentizado para el otro reloj, pero eso es cierto solamente en el contexto del sistema de referencia del observador. Localmente, el tiempo siempre está pasando al mismo ritmo. El fenómeno de la dilatación del tiempo se aplica para cualquier proceso que manifieste cambios a través del tiempo. 

En las teorías de le relatividad de Albert Einstein la dilatación temporal del tiempo se manifiesta en dos circunstancias: 

En la teoría de la Relatividad Especial, relojes que se mueven con respecto a un sistema de referencia inercial (el hipotético observador inmóvil) deberían funcionar más despacio. Este efecto está descrito por las transformaciones de Lorentz en la relatividad especial para observadores que siempre se acercan. 

En la teoría de la Relatividad General, relojes que tengan potenciales gravitatorios menores, como aquellos que se encuentran cerca de un planeta, marcan el tiempo más lentamente. 

En contraste, la dilatación gravitacional del tiempo (como es considerada en la relatividad general) no es recíproca: un observador en lo alto de una torre observará que los relojes del suelo marcan el tiempo más lentamente, y los observadores del suelo estarán de acuerdo. De esta manera la dilatación gravitacional del tiempo es común para todos los observadores estacionarios, independientemente de su altitud. 

El Experimento de los Muones

Los muones son unas partículas 207 veces más pesadas que el electrón y cuya vida media es de 2 microsegundos (la vida media es el tiempo que tarda en desintegrase la mitad de la población de partículas que se tenía inicialmente). Estas partículas se generan por la interacción de los rayos cósmicos con la atmósfera y viajan a velocidades cercanas a a la velocidad de la luz. Un muón típico se mueve com velocidad 0,9978c.

En 1963 David Frisch y James Smith realizaron un experimento en el que midieron el número de muones que llegaban a la superficie terrestre. Realizaron dos mediciones a distinta altura, una en lo alto del monte Washington y otra al nivel del mar. En la cima de lamontaña registraron 568 muones por hora. A nivel del mar, y de acuerdo con la ley de decaimiento de su vida media, debería registrarse  tan solo 27 muones por hora, sin  embargo
los científicos, al realizar la experiencia, detectaron 412 muones por hora. Parecía como si a los muones les hubiese dado tiempo a llegar a la superficie terrestre antes de desintegrarse. La explicación nos la da la Relatividad Especial:

- Explicación desde el punto de vista de un observador situado en la Tierra. Dilatación del tiempo. Un muón típico que se mueva a velocidad 0.9978c recorrerá sólo 600m aproximadamente en 2 microsegundos. Sin embargo, la vida media del muón medida en el sistema de referencia terrestre debe incrementarse hasta 30 microsegundos debido al fenómeno de la dilatación del tiempo, y un muón con velocidad 0.9978c recorre del orden de 9000m en este tiempo. 

- Explicación desde el punto de vista del sistema de referencia de los muones. Contracción de la longitud. Desde el punto de vista del muón, éste vive sólo dos microsegundos pero puede afirmar estar en reposo y ser la atmósfera la que circula junto a él a la velocidad de 0,9978c. Debido a la contracción del espacio, la atmósfera de 9000m en el sistema terrestre se encuentra así contraída a sólo 600m en el sistema del muón. Siendo así posible que los muones lleguen al nivel del mar.

En este experimento se explica tanto la dilatación del tiempo como la contracción de longitudes.

Fuente: http://relativismo.weebly.com/experimento-de-los-muones.html