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LIGO/T. Pyle

Nobel de Física va para el descubrimiento de las ondas gravitacionales

03-10-2017

Un descubrimiento que sacudió al mundo… literalmente

Por: Alejandra Almed

La detección de una señal tan mínima hizo un descubrimiento enorme. El descubrimiento de las ondas gravitacionales, literalmente, sacudió al mundo y como muchos esperaban, el Premio Nobel 2017 fue para el trio que por más de 50 años lideró la búsqueda por detectar lo que por más de 100 años fue solamente una teoría.

Esta mañana (3 de octubre 2017) se dio a conocer a los ganadores del Premio Nobel de física. Rainer Weiss, Barry C. Barish y Kip S. Thorne son los que compartirán el premio este año gracias a su trabajo en el Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO), al detectar por primera vez las ondas gravitacionales en el universo.

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Básicamente, las ondas gravitacionales son ondulaciones en el espacio-tiempo emitidas por la colisión de enormes masas que liberan una gran cantidad de energía y producen deformaciones en el tiempo y en el espacio. Esta idea fue establecida por primera vez por Albert Einstein hace 100 años, sin embargo no fue hasta febrero del 2016 que las ondas gravitacionales dejaron de ser una teoría.

El 11 de febrero de 2016, los científicos del Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO, por sus siglas en inglés), reportaron la primera detección de ondas gravitacionales producidas por el choque entre dos agujeros negros a una distancia de 1,300 millones de años luz; cada uno de los agujeros con una masa 30 veces mayor que nuestro sol.

En el momento en que estas ondas llegaron a la Tierra eran ya muy débiles pues efectivamente viajaron 1,300 millones de años para llegar a nosotros. El instrumento extremadamente especializado, interferómetro láser, detectó las ondas por primera vez en septiembre de 2015, pero los científicos de LIGO no anunciaron su descubrimiento hasta el 2016, una vez que estuvieron completamente seguros de lo que se trataba.

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Crédito: LIGO

 

En realidad, el experimento comenzó en la década de los 60, pero tomó varios años conseguir la sensibilidad necesaria para medir el pequeñísimo lapso de tiempo que requieren los rayos láser para detectar las ondas gravitacionales. "Este es un logro realmente notable que premia casi 50 años de esfuerzos experimentales", dijo Nils Mårtensson, presidente del comité del Premio Nobel de Física.

LIGO esta hecho por dos detectores interferómetros láser, uno en Washington y otro en Louisiana, capaces de detectar las distorsiones en el espacio creadas por una onda gravitacional. Los detectores, en forma de L, utilizan espejos para rebotar la luz láser a lo largo de las dos patas de la L, de 4 km de largo cada una. Los relojes anatómicos extremadamente precisos detectan las diferencias de tiempo que le toma a la luz atravesar las dos patas. Si una onda atraviesa la Tierra, expandiéndola y contrayéndola, las patas de la L ya no serán de la misma longitud y uno de los rayos láser llegará una fracción de segundo más tarde que el otro, y es ahí donde se habrá detectado una onda gravitacional. ¡Asombroso!

El año pasado se especulaba que este descubrimiento ganaría el premio nobel, sin embargo fue hasta este año que la medalla, acompañada de 1.1 millones de dólares, llegó a los tres físicos que encabezaron el proyecto, aunque no siempre fueron los mismos. En un principio fueron Ronald Drever, Rainer Weiss, Kip S. Thorne quienes desarrollaron el proyecto LIGO, y fue este trio quien el año pasado recibió múltiples premios de ciencia por su reciente descubrimiento. No obstante, Drever murió un año y medio después de su primer gran descubrimiento y el Premio Nobel no se da post mortem.

Es por esto que Barry C. Barish, físico del Instituto Tecnológico de California (Caltech) fue el tercero en compartir la medalla. Y no merece un menor reconocimiento, pues fue él mismo quien en 1994 continuó dirigiendo LIGO ante la posible cancelación y cierre total del proyecto y logró dirigirlo hasta el final de la construcción cinco años después, ayudando a alcanzar la precisión necesaria para detectar las ondas gravitacionales.

Weiss, un físico experimental del Instituto Físico de Massachusetts, fue quien dirigió los aspectos conceptuales y dedicó sus esfuerzos a diseñar y construir LIGO en un principio. Thorne, por otro lado, cofundador del proyecto y también físico de Caltech, encabezó el lado teórico al predecir las señales de la colisión de los agujeros negros y que las ondas gravitacionales realmente se verían en los detectores.

Aunque fueron estos tres los galardonados con el Premio Nobel, Thorne aclaró que este descubrimiento fue el producto de décadas de trabajo y miles de científicos y equipos de investigación. "Debería ir a todas las personas que construyeron el detector y a los miembros de la Colaboración LIGO que dieron fin al juego” dijo para una entrevista al New York Times.

¿Por qué es tan importante este descubrimiento?

Albert Einstein teorizó hace un siglo que estas ondas gravitacionales y aseguró que incluso podían ser creadas por otros eventos celestes distintos a los del choque de dos agujeros negros; sin embargo, el científico pensó que los humanos no serían capaces jamás de percibir tales vibraciones o de construir un sensor que pudiera detectar un movimiento tan minúsculo. Gracias a la creación de LIGO y al esfuerzo de miles de científicos que fueron capaces de precisar y detectar las ondas gravitacionales, esto es hoy una realidad.

gravitational-waves-simulation.jpgSimulación en computadora que muestra las ondas gravitacionales durante una colisión de agujero negro.
Crédito: MPI de Física Gravitacional / W.Benger-Zib

 

Para poder explicar qué son y por qué cambian la manera de ver el universo, en primer lugar, debemos imaginar a estas ondas como las ondas que se producen en el agua cuando lanzamos una piedra. Estas ondas en el universo se producen cuando dos cuerpos de masas gigantescas chocan entre sí y viajan a través de todo el universo distorsionando el espacio y el tiempo.

Imaginemos ahora a una persona sorda que vive día a día aprendiendo y experimentando todo el mundo a través únicamente de su vista; pero un día es capaz de percibir una vibración sonora, poco a poco esta persona recupera el sentido del oído y ahora no sólo es capaz de observar el mundo, sino también de escucharlo. ¿te imaginas todo lo que esta persona descubriría por primera vez a través de los sonidos?

Durante mucho tiempo los astrónomos y científicos estudiaron el universo, y todo lo que hay más allá, gracias a la luz que emiten los cuerpos celestes, sin embargo los científicos eran sordos ante todo lo que ocurría en el universo. Pero hace poco más de un año, los científicos fueron capaces de percibir una vibración llamada onda gravitacional y ahora no sólo observarán el universo sino también serán capaces de escucharlo.

"Este premio es importante ya que ayuda a marcar el comienzo de una nueva era en física y astronomía, una era en la que tenemos una nueva herramienta para investigar los confines del cosmos utilizando ondas gravitacionales", dice Robert Caldwell, profesor de física y la astronomía en el Dartmouth College ". De hecho, hay un "mundo oscuro" de agujeros negros y otros objetos exóticos, a los que sólo podemos acceder a través de las ondas gravitatorias, lo cual es verdaderamente emocionante, es como adquirir un nuevo sentido". 

¿Qué viene después?

Aunque Albert Einstein le dio forma a la teoría de la relatividad con base en estas deformaciones en el espacio-tiempo, la comunidad física no ha terminado de comprobar todas las teorías de Einstein. Las ondas gravitacionales en efecto proporcionaron evidencia sustancial a favor de la relatividad general, pero todavía hay más aspectos a probar y cuestionar. 

Thorne espera detectar más ondas gravitacionales en los próximos años, de hecho, el mes pasado, los astrónomos de LIGO detectaron su cuarta onda de espacio-tiempo . Además, ahora tienen la capacidad de determinar con precisión la fuente de las ondas gravitacionales, lo que añade a la precisión con la que podemos observar este notable fenómeno, que literalmente sacude al mundo.

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