Um dos maiores gênios da ciência moderna predisse dezenas de fatos que ainda hoje nos surpreendem. Isabel Cordero Carrión para The Objective:
Las predicciones de Albert Einstein
aún siguen asombrando a la comunidad científica más de un siglo después
de que las formulara, tanto las ya confirmadas como las que seguimos
explorando.
Albert
Einstein está en las primeras posiciones de la lista de los científicos
más famosos e icónicos de la historia. Sus teorías de la Relatividad
Especial de 1905 y de la Relatividad General de 1915 literalmente
revolucionaron la física. Fue más allá de la teoría de la gravedad de
Newton, que estuvo vigente desde 1687. Einstein introdujo además sus
famosos experimentos mentales, que también pusieron a prueba los
incipientes desarrollos de la mecánica cuántica. Sus aportaciones en
este campo merecieron el premio Nobel en Física, que le otorgaron en
1921 por el efecto fotoeléctrico.
Mucha
gente cree que el premio Nobel por la Relatividad General, que no le
dieron, es una gran deuda pendiente. En esta nueva teoría, la gravedad
se entiende como deformación o curvatura del espacio-tiempo, provocada
por la distribución de masas y energías. Cuanta más masa se acumule en
menos volumen, más se deforma o curva el espacio-tiempo a su alrededor.
Cualquier otra partícula u objeto que pase cerca de estos objetos siente
esta curvatura, lo cual hace que su trayectoria cambie.
Una
de las predicciones de Einstein en la relatividad general fue que el
espacio-tiempo no es ‘plano’ sino que está curvado por la presencia de
cuerpos masivos.
Predicción confirmada: el día que se observó la curvatura del espacio-tiempo
Algunas
de las predicciones o consecuencias de la Relatividad General se
pusieron a prueba en poco tiempo. En 1919, tan sólo 4 años tras la
publicación de la teoría, tuvo lugar un eclipse total de Sol. Era el acontecimiento idóneo para poner a prueba la curvatura del espacio-tiempo.
Hubo
varias expediciones científicas que viajaron hasta Brasil y la costa
oeste africana para tomar las mejores fotografías y datos de ese eclipse
y, sobre todo, de las estrellas que rodeaban el Sol.
El
objeto más masivo y compacto que tenemos en nuestras cercanías es el
Sol. Lo que se quería comprobar era si la luz de estrellas lejanas se veía afectada por la curvatura del espacio-tiempo que genera el Sol al pasar cerca de éste.
Si fuera así, su trayectoria se desviaría ligeramente de una línea
recta, haciendo que la posición aparente de la estrella en el cielo
sufriera un pequeño cambio. La confirmación de este efecto, consistente
con las medidas del eclipse de 1919, hizo a Einstein mundialmente
famoso.
Las dudas de Einstein: las vibraciones del espacio-tiempo
Para
demostrar experimentalmente otras predicciones de la Relatividad
General hemos necesitado esperar bastante más tiempo. En 1916 Einstein
comenzó a analizar con mucho detalle sus ecuaciones, y en particular una
serie de términos que, tras una pequeña simplificación, se parecen
enormemente a una ecuación de ondas: la misma estructura que aparece en
múltiples sistemas físicos donde tenemos una perturbación que se propaga
transportando energía.
En
este caso, las ecuaciones dicen que lo que vibra es el propio
espacio-tiempo, y a estas perturbaciones las llamamos ondas
gravitatorias. ¿Podrían observarse? ¿Habría alguna manera de «escuchar»
las vibraciones del espacio-tiempo?
Durante
su vida, Einstein dudó sobre la existencia real de este fenómeno
(¿sería quizás un artefacto matemático pero sin realización física?).
Einstein no fue la primera ni la única eminencia en física que dudó de
las consecuencias matemáticas de su teoría. Tuvo sus más y sus menos con
colegas y prestigiosas revistas científicas que han dado lugar a
interesantísimos relatos.
Sea
como fuere, y con la contribución de destacadas personalidades,
finalmente se entendió que efectivamente las ondas gravitatorias eran
una predicción real de la teoría. Se analizaron las propiedades de las
mismas y solamente quedaba por ver si la carrera tecnológica para
comprobar experimentalmente su existencia daba sus frutos.
Predicción confirmada: las ondas gravitatorias se «escucharon» al fin
La
amplitud de estas ondas es tan tan tan (se pueden poner todos los ‘tan’
que se quieran) extremadamente débil que el propio Einstein no tenía
mucha confianza en que fuese posible su detección algún día. Cada una de
las pruebas a las que se sometía a la Relatividad General no era capaz
de encontrar discrepancias, pero no detectar ondas gravitatorias o
detectarlas con propiedades diferentes a las teorizadas supondría una
demostración de que esta teoría no reproducía fielmente la realidad: el
guante estaba echado.
El
éxito del desarrollo tecnológico necesitó de décadas, y de los
habituales intentos fallidos que en ciencia no siempre se mencionan,
como los pioneros experimentos del físico Joseph Weber con las barras
resonantes en los años 60. Los instrumentos que han sido capaces de
conseguir superar finalmente este reto son los interferómetros láser de
brazos kilométricos.
La
primera detección de ondas gravitatorias tuvo lugar en 2015, fue
realizada por los observatorios estadounidenses LIGO y supuso un
acontecimiento literalmente histórico.
Las
ondas gravitatorias detectadas estaban asociadas además a otra de las
consecuencias de la Relatividad General: procedían de la fusión de dos
agujeros negros de unas 36 y 29 veces la masa del Sol, y atravesaron los
detectores tras viajar unos 1300 millones de años-luz.
El
observatorio europeo Virgo se unió a la toma de datos en el verano de
2017, con una triple detección de una fusión de estrellas de neutrones
que incluyó a las ondas gravitatorias en la astronomía de
multi-mensajeros. El observatorio KAGRA se unirá a la red global en el
próximo periodo de observación, previsto para diciembre de este año.
Tenemos
ya un total de 90 eventos confirmados, todos ellos tienen como
escenario astrofísico la fusión de dos objetos compactos: parejas de
agujeros negros, parejas de estrellas de neutrones o bien parejas
mezcladas de un agujero negro y una estrella de neutrones.
La
puerta de la investigación está abierta a objetos compactos de
naturaleza diferente, y las ondas gravitatorias que generen nos pueden
dar pistas sobre su estructura y propiedades. Estamos impacientes por
ver las nuevas sorpresas que están por llegar.
La constante cosmológica: ¿la mayor pifia de Einstein?
En
el capítulo de las predicciones de Einstein no podemos olvidar la
famosa constante cosmológica, que también le generó contradicciones.
Esta constante, sus propiedades y si es capaz de modelar fielmente la
evolución y expansión del universo a la luz de futuros datos es la
página del libro que se está escribiendo ahora mismo.
Einstein
introdujo esta constante en sus ecuaciones para forzar (por creencias
personales) un modelo de universo estático, una especie de «energía
repulsiva» sin la cual el universo terminaría colapsando por el propio
efecto de la gravedad.
Sin
embargo, tras las observaciones en 1931 del físico Edwin Hubble sobre
la expansión del universo, Einstein consideró su propuesta como «la
mayor pifia» de su obra científica. ¿Lo era realmente?
El
interés por la constante cosmológica que introdujo Einstein volvió a
resurgir con las teorías cuánticas de campos, pues éstas predicen una
energía de vacío que se puede comportar, a todos los efectos, como la
constante cosmológica que predijo.
Así que parece que Einstein, de nuevo, volvió a acertar.
BLOG ORLANDO TAMBOSI
Nenhum comentário:
Postar um comentário