De ondas gravitacionales y macroexperimentos

Entre los científicos que realizaron importantes hallazgos pero también predicciones destaca Albert Einstein, a quien se atribuye la anticipación sobre la existencia de las ondas gravitacionales. Aunque la ciencia es una creación colectiva, cuyos grandes avances se suelen producir en un ambiente o estado cultural previo, el caso de Einstein es un ejemplo notable porque en su vida produjo tanto anticipaciones importantísimas -como la teoría de la Relatividad- como explicaciones, por ejemplo del efecto fotoeléctrico, por la cual le fue otorgado el premio Nobel de Física.

Las ondas gravitacionales son una consecuencia lógica contenida en las ecuaciones de la Relatividad que Einstein presentó en una conferencia en la Biblioteca Estatal Prusiana en noviembre de 1915. A comienzos del siglo XX se investigaron los fenómenos ondulatorios tanto de ondas electromagnéticas, producidas por el movimiento acelerado de cargas, como de las ondas de probabilidad en la mecánica cuántica ondulatoria de la materia. Era esperable que se explorara también la existencia de ondas de gravedad, dentro de las ecuaciones de la Relatividad para el caso de partículas aceleradas.

En este último caso, el mismo Einstein dudaba de la posibilidad de verificación, por tratarse de un fenómeno muy débil y por las enormes masas necesarias y la gran distancia a la que se encuentran. La dificultad, por tanto, se encontraba en la verificación. Hasta que ha llegado el anuncio, por parte de investigadores del proyecto LIGO (Laser Interferometry Gravitational-waves Observatory), de la primera observación directa de este tipo de ondas. Han tenido que transcurrir cien años para lograr el dominio de las técnicas que posibilitaran el experimento y para la maduración de las ideas teóricas y los métodos numéricos de simulación.

Según la Relatividad, estas ondas se deberían producir en lugares donde pueden ser aceleradas enormes masas. Por ejemplo, en la fusión de agujeros negros o de galaxias, parejas de estrellas de neutrones, supernovas, etc. Las masas aceleradas emitirían una radiación en forma de ondas que se propagarían en el espacio-tiempo a la velocidad de la luz en el vacío.

Con ellas se puede determinar la posición de la fuente, la distancia, etc., proporcionando una fuente de información alternativa a las observaciones astronómicas conocidas. Por eso su confirmación suma una nueva herramienta a la observación del cosmos. Más aún: se trata del más grande y preciso instrumento de observación óptica, basado en la interferometría láser. Para hacernos una idea de su precisión, es capaz de detectar una diferencia de camino del orden de una diezmilésima parte del diámetro de un núcleo atómico.

En este proyecto, que fue iniciado por el Caltech y el MIT en EE.UU. (1983), participan hoy más de 1.000 investigadores de 15 países. Juntos han dado lugar al LIGO, un instrumento formado por dos detectores idénticos desplegados a 3.000 km uno del otro. La señal que han detectado proviene de una fusión que sucedió hace 1.300 millones de años. Una violenta reunión de dos agujeros negros cuya masa es mayor a 30 veces la del Sol. Los dos agujeros colapsaron en uno, liberando una energía equivalente a tres masas solares, que fue despedida en forma de ondas gravitacionales en una fracción de segundo.

No obstante, el LIGO no es el único experimento dedicado a esta tarea observacional. Existen iniciativas europeas, como el proyecto VIRGO o el LISA Pathfinder, un proyecto para situar estas observaciones en el espacio. Sea como fuere, esta validación ha servido para recodar que Einstein, además de las ondas, también predijo la existencia de la Emisión Estimulada, el fenómeno en el que se basan los láseres.

Pero, ¿por qué una noticia, de interés indudable para especialistas, logra tan alto impacto social? Los grandes proyectos científicos, que involucran a grupos de investigadores de varios países, tienen grandes necesidades de financiación, que tratan de apoyar cuidando mucho la difusión pública de sus resultados, más allá de la ciencia. Asimismo, los seres humanos necesitamos de referencias absolutas, creíbles y verificables, más allá del nivel de hipótesis, por eso buscamos en las llamadas ciencias exactas una plataforma donde apoyarnos frente a la relatividad de las certezas humanas.