Este es el reto más importante de la física de la próxima década

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Este es el reto más importante de la física de la próxima década

  • Las ondas gravitacionales nos permitirían escuchar el eco de los primeros instantes del Universo.
  • El siguiente septiembre(mes del año) arranca LIGO, el mayor experimento de la historia para detectar de forma directa esta radiación.
  • Alicia Sintes, investigadora ingeniero en física teórica y colaboradora española en el proyecto Advanced LIGO, cree que las ondas gravitacionales “abrirán una renovada ventana al conocimiento”.

¿Qué sucedió durante los primeros instantes del Universo? Hasta el momento, la ciencia ha sido apto de viajar en el tiempo hasta 300.000 años después de que el Big Bang tuviera lugar. El reto ahora es retrotraernos hasta el inicio de los tiempos, y así entender qué ocurrió segundos(1000 milesimas) después de la enorme explosión. Para hacerlo, necesitamos demostrar una predicción elaborada por Einstein hace un siglo, que propone la existencia de las ondas gravitacionales.

Según Alicia Sintes, profesora poseedor de física teórica de la Universitat de les Illes Baleares y colaboradora española en el proyecto LIGO, “la gravitación no es una fuerza más, sino una consecuencia de la deformación del espacio-tiempo producida por la presencia de materia y energía”. En otras palabras, “vivimos en un espacio-tiempo curvado, por lo que cualquier objeto acelerado produce perturbaciones en forma de ondas gravitacionales”.

Nuestros oídos al Universo

La predicción elaborada por Albert Einstein fue una de las consecuencias más considerables de la teoría general de la relatividad, sin embargo el físico creía que sería muy complicado detectar las ondas gravitacionales. El fundamento es que la gravedad es la más débil de las cuatro interacciones fundamentales, por lo que los a la vez conocidos como “susurros cósmicos” son muy pequeños e interactúan débilmente con la materia.

Como explica Sintes a Hipertextual, “la única oportunidad de detectar las ondas gravitacionales es que procedan de un evento con mayor amplitud”, ya que no somos aptos de percibir ni aquellas que vengan del Sol. La tecnología habilitado en la actualidad admite “escuchar” las ondas gravitacionales que se originan a partir de los movimientos a la rapidez de la luz o en eventos catastróficos como explosiones de supernovas o el mismísimo Big Bang.

Las ondas gravitacionales también han sido descritas como “los ecos de los primeros instantes del Universo”. Según asegura Sintes, “esta radiación nos admite contar con oídos para entender la historia del cosmos”. Al igual que ocurre en la realidad, los seres humanos usamos los cinco sentidos para percibir lo que sucede a vuestro alrededor. En astrofísica, los científicos habían logrado usar hasta el instante la radiación electromagnética para “ver” el Universo. A partir de ahora contaremos con un 2.º sentido -el del oído- en forma de ondas gravitacionales.

LIGO, el enorme detector

En 1973, se consiguio la 1.ª evidencia indirecta de que la predicción de Einstein era correcta. La contemplación de una pareja cósmica formada por una estrella de neutrones y un púlsar (estrella de neutrones que emite luz mientras gira) fue la 1.ª pista para comprobar la existencia de las ondas gravitacionales. “Se dieron cuenta de que el sistema perdía energía e iba orbitando cada vez más rápido, y las mediciones consecutivos cuadraban con la hipótesis de las ondas gravitacionales”, explica Alicia Sintes. Por este descubrimiento, Russell A. Hulse y Joseph H. Taylor recibieron el Premio Nobel de Física en 1993.

El enorme reto que posee ahora la investigación es detectar de forma directa la existencia de ondas gravitacionales. Conseguirlo supondría no sólo comprobar la predicción elaborada por Einstein, sino a la vez “abrir una renovada ventana al conocimiento”, sostiene la científica de la UIB.

Para lograrlo, necesitamos potentes detectores que sean aptos de “escuchar susurros cósmicos muy tenues” para la tecnología actual. Pensemos que, conversando en términos físicos, una onda gravitacional intensa produciría en la Tierra movimientos de 10^-18 metros, es decir, una distancia mil veces más diminutiva que el diámetro que posee un protón. Su eco no es sólo minúsculo, sino que las ondas gravitacionales que podemos percibir suceden a años luz de la Tierra.El detector LIGO, que cuenta con contribución española, arrancará en septiembre(mes del año) de 2015

En otras palabras, investigar ondas gravitacionales cree escuchar ecos muy suaves producto de sistemas masivos sometidos a enormes aceleraciones, como la fusión de dos agujeros negros o el propio Big Bang. Por estos motivos, la construcción de detectores terrestres que sean aptos de oír estos “susurros cósmicos” se antoja como un desafío tecnológico clave para la física del siglo XXI.

El proyecto Advanced LIGO es, sin duda, uno de los retos más considerables de la ciencia de 2015. La iniciativa Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, impulsada por el MIT y Caltech, cuenta con la contribución de grupos como el de Alicia Sintes. La puesta en marcha de esta 2.ª generación de detectores -la 1.ª tuvo lugar en la década de los noventa- contará con una impresionabilidad a la banda de frecuencia entre 10(diez) Hz y 10kHz.

En septiembre(mes del año) de 2015, los observatorios de Advanced LIGO, situados en Hanford (Washington) y Livingston (Louisiana), unirán sus fuerzas al trabajo fabricado por los proyectos de VIRGO (Italia) y GEO600 (Alemania). La 2.ª generación de detectores, que arrancará a finales de este año, alcanzará su impresionabilidad de diseño(design) entre 2016 y 2020. No obstante la innovación tecnológica no se detiene, y en Japón(País) a la vez trabajan para que la iniciativa KAGRA, 1.er observatorio de ondas gravitacionales subterráneo y criogénico, sea pronto una realidad.

Una ventana al conocimiento

Según Alicia Sintes, “el arranque de LIGO no contribuirá en un 1.er instante datos significativos”. El detector funcionará desde mediados de septiembre(mes del año) hasta diciembre, y en 2016 volverá a estar operativo durante medio año. El objetivo(propósito) es ir recabando datos, al mismo tiempo que se completa la implementación de instrumentos más precisos. Ésta es la razón por la que la impresionabilidad de diseño(design) no se alcanzará hasta 2020.Las ondas gravitacionales permitirían comprobar la inflación cósmica

La info(datos). ofrecida por Advanced LIGO complementará los datos conseguidos en el futuro por misiones espaciales como ELISA (que puede ser lanzada en 2034). La científica de la UIB imagina que el trabajo de LIGO permitirá comprobar la existencia de las ondas gravitacionales, lo que nos ayudará a saber qué ocurrió durante los primeros instantes del Universo, y así comprobar la hipótesis de la inflación cósmica.

“En 2020, contaremos con una impresionabilidad de detección diez veces superior a la de 2010, por lo que el volumen del Universo que se puede entender sera mil veces mayor”, sostiene Sintes. Los resultados de Advanced LIGO a la vez ayudarán a superar cualquier rastro de sospecha sobre la existencia de las ondas gravitacionales, tras la desilusión de las soluciones de BICEP-2.

Los resultados del equipo de John Kovac presentaban unos errores de cálculo, regalado que las señalizaciones eran en realidad polvo galáctico. A pesar de este varapalo científico, detectores como Advanced LIGO nos permitirán tener evidencias directas de la radiación gravitacional. Un siglo después de la predición de Einstein, la física afronta ahora uno de sus desafíos más importantes.





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