Un siglo despu¨¦s, Einstein sigue aprobando ex¨¢menes

En 1919, en un mundo reci¨¦n salido de la guerra y espantado por la mayor pandemia del siglo XX, los astr¨®nomos Arthur Eddington y Frank Dyson presentaron un enfrentamiento imaginario entre dos gigantes de la ciencia. La Ley de Gravitaci¨®n Universal de Isaac Newton, vigente desde hac¨ªa m¨¢s de dos siglos, pod¨ªa ser superada por la Relatividad General de Albert Einstein, publicada en 1915. Sus observacio...

En 1919, en un mundo reci¨¦n salido de la guerra y espantado por la mayor pandemia del siglo XX, los astr¨®nomos Arthur Eddington y Frank Dyson presentaron un enfrentamiento imaginario entre dos gigantes de la ciencia. La Ley de Gravitaci¨®n Universal de Isaac Newton, vigente desde hac¨ªa m¨¢s de dos siglos, pod¨ªa ser superada por la Relatividad General de Albert Einstein, publicada en 1915. Sus observaciones del eclipse total de ese a?o, desde la isla africana de Pr¨ªncipe y la localidad brasile?a de Sobral, determinaron que la luz de varios astros situados detr¨¢s del Sol se curvaba siguiendo las deformaciones del espacio-tiempo provocadas por la masa de la estrella tal y como predec¨ªa la teor¨ªa de Einstein. ¡°Nueva teor¨ªa del Universo. Ideas newtonianas derrocadas¡±, public¨® The Times, olvidando quiz¨¢ que las ideas de Newton segu¨ªan y siguen funcionando con una precisi¨®n asombrosa.

Un siglo despu¨¦s, en otro mundo pand¨¦mico, el cient¨ªfico al que se aspira a superar en asuntos gravitatorios es el entonces coronado Albert Einstein. Desde la expedici¨®n de Eddington, la concepci¨®n del mundo que el cient¨ªfico alem¨¢n cre¨® en su mente, a base de experimentos mentales y matem¨¢ticas, se ha puesto a prueba en numerosas ocasiones observando la naturaleza.

¡°La teor¨ªa se ha comprobado con mucha precisi¨®n en el r¨¦gimen de campo d¨¦bil, donde el campo gravitacional es peque?o, como en la Tierra o el Sistema Solar¡±, explica Jos¨¦ Luis Fern¨¢ndez Barb¨®n, director del Instituto de F¨ªsica Te¨®rica de Madrid. Adem¨¢s de pruebas como la de Eddington, la creaci¨®n de los relojes at¨®micos a partir de los a?os 50 hizo posible medir una previsi¨®n muy poco intuitiva de la Relatividad: que el tiempo no pasa en todos los sitios a la misma velocidad. Seg¨²n la nueva teor¨ªa, lo hace m¨¢s despacio en la presencia de un fuerte campo gravitatorio como el de un agujero negro que ante uno m¨¢s d¨¦bil como el de la Tierra. Esta consecuencia de la teor¨ªa presagiaba que el tiempo pasar¨ªa m¨¢s lento en la base de un rascacielos que en su azotea y los exactos relojes at¨®micos confirmaron que as¨ª era.

En los experimentos en estas regiones cercanas donde los campos gravitatorios son d¨¦biles, la Relatividad se ha testado con una precisi¨®n de una parte entre 10.000. M¨¢s all¨¢ ¡°est¨¢ el resquicio para f¨ªsica nueva¡±, afirma Fern¨¢ndez Barb¨®n. Los nuevos ex¨¢menes para ir m¨¢s all¨¢ de Einstein requieren aparatos cada vez m¨¢s sofisticados que midan nuestro entorno cercano, pero tambi¨¦n que se acerquen a los monstruos gravitatorios del universo. Los agujeros negros son un entorno perfecto para testar los l¨ªmites de la Relatividad, pero est¨¢n demasiado lejos. ¡°En esos campos fuertes, la precisi¨®n de los test de la teor¨ªa es m¨¢s peque?a. Eso sucede con la fusi¨®n de agujeros negros que se ven con los detectores de ondas gravitacionales¡±, apunta el director del IFT.

La posibilidad de medir las ondas gravitacionales, esas ondulaciones del tejido espaciotemporal provocadas por la fusi¨®n de agujeros negros o estrellas de neutrones, lleg¨® en 2016. Entonces, el detector terrestre LIGO capt¨® las ondas generadas por el choque de dos agujeros negros y comenz¨® una nueva etapa en la observaci¨®n del cosmos. Fue un examen m¨¢s superado por Einstein, que con su teor¨ªa fue el primero en adelantar la existencia de estas ondas. Sin embargo, estos detectores ¡°a¨²n no proporcionan suficientes datos ni son datos suficientemente precisos¡±, se?ala Fern¨¢ndez Barb¨®n. Estos datos precisos pueden llegar a partir de la pr¨®xima d¨¦cada, cuando est¨¢ previsto el lanzamiento de la constelaci¨®n de sat¨¦lites LISA, dise?ada para captar estas ondas con mayor exactitud. Aqu¨ª se podr¨ªan empezar a atisbar los l¨ªmites de la Relatividad.

El resultado de uno de los ¨²ltimos ex¨¢menes superados por Einstein durante el ¨²ltimo siglo se present¨® la semana pasada en la revista Physical Review X y se realiz¨® a partir de dos objetos que est¨¢n a medio camino entre los d¨¦biles campos gravitatorios del Sol o la Tierra y los de los agujeros negros. Se trata de dos estrellas de neutrones, unos objetos que pueden concentrar la masa del Sol, que tiene casi un mill¨®n y medio de kil¨®metros de di¨¢metro, en uno que suele rondar los 20. Estos astros, PSR J0737?3039 A y B, orbitan uno en torno al otro a gran velocidad y cada vez que rotan, de una forma regular, emiten pulsos de radio detectables desde la Tierra. Situadas a 2.400 a?os luz, es el ¨²nico sistema conocido de este tipo de estrellas en el que las dos emiten esos pulsos, algo que hace al sistema especialmente interesante para los cient¨ªficos. ¡°Los p¨²lsares funcionan como dos relojes que sirven para medir con mayor precisi¨®n las propiedades de ese sistema¡±, apunta Barb¨®n.

Un equipo internacional de cient¨ªficos liderado por Michael Kramer, del Instituto Max Planck de Radioastronom¨ªa, observ¨® las dos estrellas durante 16 a?os empleando radiotelescopios de todo el mundo. Siguiendo los fotones que emit¨ªan estos faros c¨®smicos, pudieron seguir su movimiento y ver, entre otras cosas, c¨®mo se curvaba por la presencia de un objeto con un campo gravitatorio tan potente como el de una estrella de neutrones. El experimento tiente similitudes con el de Eddington, pero las condiciones son mucho m¨¢s extremas.

En un comunicado titulado Einstein gana de nuevo, Kramer asegur¨® que este laboratorio natural para las teor¨ªas gravitatorias hac¨ªa posible medir la energ¨ªa que transportan las ondas gravitacionales con una precisi¨®n ¡°1000 veces mejor de lo que ahora es posible con los detectores de ondas gravitacionales¡±. En total, los cient¨ªficos que participaron en el proyecto pusieron a prueba siete predicciones de la teor¨ªa de la Relatividad e incluso se emple¨® la famosa ecuaci¨®n E=mc2 para calcular el efecto de la radicaci¨®n electromagn¨¦tica de los p¨²lsares. Seg¨²n se?ala Dick Manchester, del CSIRO australiano, una de las entidades que han colaborado en el trabajo, ¡°esa radiaci¨®n supone una p¨¦rdida de masa de ocho millones de toneladas por segundo¡±, algo que, ¡°aunque parezca mucho, es solo una fracci¨®n diminuta de la masa del p¨²lsar¡±.

Einstein, que alg¨²n mito pinta como mal estudiante, sigue aprobando los ex¨¢menes m¨¢s exigentes 100 a?os despu¨¦s y no parece pr¨®ximo el momento en que empiecen a verse las grietas de su teor¨ªa. ¡°Por ahora no existe sobre el papel ninguna modificaci¨®n de la teor¨ªa de Einstein que merezca la pena¡±, resume Fern¨¢ndez Barb¨®n. ¡°Se han intentado muchas alternativas, pero todas son horribles¡±.

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