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    2004-04-28
    )

    Einstein Tenía Razón
    2004-04-28


    Territorios, Ciencia-Futuro, miércoles 28 de abril de 2004

    Desde su publicación en 1915, la Teoría de la Relatividad General de Einstein ha sido sometida a infinidad de pruebas; y siempre ha pasado el examen con matrícula de honor. Ahora tiene una nueva reválida en el espacio.

    Es posiblemente una de las teorías científicas más compleja y extraña, pero que más marcó el siglo XX como Siglo de la Física. En la Teoría de la Relatividad General (TRG), Albert Einstein intentó crear un marco común para entender el espacio y el tiempo y la gravedad. Usando una complicada matemática, pero sobre todo, con implicaciones que se escapan de la experiencia común, la teoría ha sido objeto de estudio, análisis y desarrollo desde entonces. Sin duda, porque lo mismos físicos necesitan poner a prueba toda teoría, incluso las que van superando todas las expectativas. Pero también porque al presentarnos un espacio-tiempo que se curva debido a la presencia de la materia, un Universo que evoluciona y se expande, y donde hasta los rayos de luz se comban, o al convertir en indistinguible un hipotético ascensor que sube aceleradamente de la sensación de peso de una persona sobre la Tierra, Einstein provocó un verdadero vuelco en el pensamiento clásico: un cambio de paradigma que aún está siendo asimilado.

    El 29 de mayo de 1919, en la Isla del Príncipe del Golfo de Guinea, un equipo de astrónomos dirigido por Eddington puso a prueba, por vez primera, una de las predicciones de la teoría de Einstein: la masa del Sol era capaz de desviar la luz que pasa cerca de él, permitiendo así ver estrellas que quedan justo detrás del disco solar. Ese día se producía un eclipse total de Sol observable desde África y América del Sur, y varias expediciones científicas obtuvieron imágenes del campo de estrellas junto al Sol mientras la Luna ocultaba el brillo de nuestra estrella. La forma en que quedaba distorsionado confirmaba que la mecánica gravitatoria de Newton había de dar paso a la nueva teoría, más exacta.

    A mediados de los 90 se pudo comenzar a comprobar que, cuando la materia se interpone delante de un objeto luminoso puede funcionar de hecho como una lente, aumentando el brillo y provocando imágenes múltiples de ese objeto. Estas lentes gravitatorias han sido descubiertas y, gracias a ellas, los astrónomos son capaces de obtener imágenes de los objetos más lejanos del Universo: galaxias que se estaban formando cuando el Universo tenía sólo unos cientos de millones de años de edad. Igualmente, estas lentes permiten, como se ha producido hace sólo unas semanas, detectar planetas en torno a otras estrellas.

    Históricamente, el segundo examen que pasó la TRG fue calcular de forma precisa la precesión del perihelio de Mercurio. La órbita del planeta que orbita más cerca del Sol es, como todas las demás, una elipse. Pero la cercanía a nuestra estrella produce distorsiones en esta órbita, de manera que el momento en que Mercurio se acerca más al Sol, su perihelio, va cambiando poco a poco. Como sucedía en el caso de la curvatura de la luz, la física clásica predecía esa precesión, pero en una cantidad que no era la observada. Los cálculos más precisos que permitía la teoría de Einstein solucionaban el misterio: Mercurio está muy cerca del Sol, donde la curvatura del espacio (y del tiempo) es más fuerte que a mayores distancias, y esto hace que su perihelio avance más de lo que Newton predijo.

    En la actualidad, las complejas fórmulas relativistas son necesarias para los cálculos precisos de las órbitas de los satélites artificiales. Por ejemplo, el conjunto de 24 satélites que conforma la red de posicionamiento global (GPS), que permite a cualquier usuario con un receptor adecuado calcular con gran precisión su posición en cualquier punto de la Tierra, o seguir trayectorias sin desviarse un metro, calcula sus posiciones gracias a la TRG. En cada nave, un reloj atómico produce una medida del tiempo extremadamente exacta, pero al estar moviéndose en torno a la Tierra, dando una vuelta cada 12 horas, estos relojes se adelantan y atrasan cíclicamente unos nanosegundos (milmillonésimas de segundo), lo que se denomina "efecto Saignac". Gracias a los cálculos relativistas, es posible corregir los errores y proporcionar una señal que para cada aparato GPS sea la correcta.

    En 1960, en el asecensor de la torre del edificio de la Facultad de Físicas de la Universidad de Harvard (EEUU), los físicos Robert V. Pound y Glen A. Rebka colocaron un emisor de haces de luz muy energética, de rayos gamma, y se dedicaron a medir la frecuencia de la luz conforme el ascensor subía o bajaba. Por más que parezca algo exótico, se trataba de una nueva prueba que sólo las ecuaciones de campo de la relatividad general conseguía explicar adecuadamente.

    Los efectos relativísticos son importantes, al menos quedan dentro de la posibilidad de medirse cuando involucran grandes cantidades de materia, y cuando se combinan movimientos que pueden producir fenómenos de arrastre o rotación de la propia estructura del espacio. Aunque no lo notemos, a nuestro alrededor el espacio se comba continuamente: por ejemplo, nuestro planeta nos arrastra de una manera que puede ser medible. A finales de los años 90, se pudo comenzar a comprobar cómo funciona este "arrastre" cuando se da en combinación con campos magnéticos. Aunque este efecto, denominado Lense-Thirring, aparecía descrito desde los años 50 no fue hasta 1998 cuando se puedo comprobar su existencia real. Y, de paso, cómo la TRG podía explicarlo con gran precisión. Un equipo de físicos internacional, codirigido por el director del Centro de Astrobiología español, Juan Pérez Mercader, analizó el desplazamiento de la órbita de dos satélites artificiales para confirmarlo. Igualmente, este arrastre ha sido medido en torno a objetos pesados y densos como las estrellas de neutrones.

    Hace una semana ha sido lanzado al espacio el satélite estadounidense "Gravity Probe-B", que va a realizar una nueva medición más precisa de este fenómeno espacio-temporal. Aunque el diseño teórico de esta sonda estaba hecho hace más de cuarenta años, ha sido un proyecto que ha ido posponiéndose quizá porque este tipo de misiones de ciencia básica no tienen tanta popularidad como las de exploración del sistema solar. En un compartimento estanco y en el vacío, cuatro esferas de cuarzo del tamaño de una pelota de ping-pong, mantenidas casi al cero absoluto de temperatura, comenzarán a girar sin que nada altere ese movimiento... salvo, precisamente, el arrastre predicho por la TRG. Dentro de 16 meses se espera tener los resultados finales, pero pocos dudan de que, de nuevo, Einstein aprobará con la mejor calificación.

    El Examen Pendiente
    Una de las predicciones de la teoría de la relatividad general queda, sin embargo, por comprobar: la existencia de ondas gravitatorias. Cuando se da una súbita alteración de la distribución de materia, según la TRG, la alteración brusca del espacio-tiempo produce la emisión de unas ondas, cuya propagación es similar a las ondas electromagnéticas, pero que en realidad suponen una compresión y descompresión rítmica de la propia geometría del Universo. Estas ondas gravitatorias no han sido aún descubiertas: los diferentes experimentos que se han ido realizando no han llegado a ser capaces de obtener resultados, porque estas ondas son muy poco intensas, salvo cuando se produce una verdadera conmoción, como puede ser la explosión de una supernova cercana, que supone que en una décima de segundo una estrella que pesa más de diez "soles", colapsa sobre sí misma. En los próximos años, diversos experimentos (que suponen disponer de sistemas que permiten comprobar una mínima desviación de un rayo de luz a lo largo de cientos de kilómetros de recorrido) intentarán cerrar el abanico de exámenes que durante casi un siglo ha tenido que pasar esta teoría.


    2004-04-28 01:00
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