Durante más de un siglo, una extraña predicción de la relatividad especial de Einstein –el efecto Terrell-Penrose– ha sido puramente teórica. Este efecto sugiere que los objetos que se acercan a la velocidad de la luz no aparecerían comprimidos (según la contracción de Lorentz), sino girados. Ahora, los investigadores han demostrado este fenómeno en un laboratorio por primera vez, confirmando una antigua peculiaridad de la física relativista.
De la ciencia ficción a la realidad científica
El experimento se originó a partir de una idea suscitada por el cuento de H.G. Wells de 1901, “El nuevo acelerador”, en el que se imaginaba un fármaco que ralentizaba el tiempo. Los investigadores se preguntaron si tal desaceleración podría revelar efectos relativistas, específicamente el efecto Terrell-Penrose, que solo había existido en simulaciones. El gran avance se produjo gracias a la colaboración con el proyecto SEEC, centrado en visualizar el movimiento de la luz y el uso de fotografías ultrarrápidas para “reducir” eficazmente la velocidad aparente de la luz.
Por qué es importante el efecto Terrell-Penrose
La confusión surge de dos conceptos clave: la contracción de Lorentz (los objetos se encogen a altas velocidades) y el efecto Terrell-Penrose (los objetos aparecen girados). Los primeros trabajos teóricos de físicos como Anton Lampa y Hendrik Lorentz debatían si estos efectos serían siquiera visibles. Más tarde, Roger Penrose y James Terrell calcularon de forma independiente que la contracción no se observaría directamente; en cambio, las diferencias en el tiempo de viaje de la luz crearían la ilusión de rotación. Esta predicción aparentemente contraintuitiva no ha sido verificada hasta ahora.
El experimento: imitar velocidades relativistas
El equipo utilizó un láser pulsado, que emite luz en ráfagas de picosegundos, y una cámara ultrarrápida capaz de capturar imágenes en sólo 300 picosegundos. Al tomar rápidamente “rebanadas” de objetos (una esfera y un cubo) a medida que se movían, imitaron las distorsiones esperadas a la velocidad cercana a la de la luz. La clave fue el momento: cada imagen capturó la luz de un momento ligeramente diferente, creando un efecto de lapso de tiempo.
Para garantizar que el efecto fuera visible, los investigadores comprimieron intencionalmente los objetos en la dirección del movimiento. Sin este paso, el alargamiento habría anulado la rotación. La esfera se movía al 99,9% de la velocidad de la luz, mientras que el cubo se movía al 80% de la velocidad de la luz. Las imágenes resultantes confirmaron el efecto Terrell-Penrose: ambos objetos aparecieron rotados, coincidiendo con las predicciones teóricas. El cubo también exhibía una curvatura hiperbólica en sus bordes, un detalle predicho en 1970 por Ramesh Bhandari.
Implicaciones e investigaciones futuras
Este experimento no sólo valida una predicción centenaria sino que también abre nuevas vías para estudiar la relatividad. Los investigadores sugieren que técnicas similares podrían probar la dilatación del tiempo, la aberración estelar e incluso los experimentos mentales de Einstein sobre la simultaneidad. Al reducir artificialmente la velocidad de la luz mediante imágenes rápidas, han llevado efectivamente la física relativista al laboratorio, convirtiendo la ciencia ficción en una realidad observable.
El éxito resalta el poder de combinar tecnología avanzada con curiosidad teórica. Este experimento demuestra que la relatividad sigue ofreciendo sorpresas, incluso después de más de un siglo de estudio.
