Eligiendo a Einstein

Eligiendo a Einstein

Por :Yolanda Pastor

Este año marca el 100 aniversario de una revolución en nuestras ideas del espacio y el tiempo.

Antes de 1905, cuando Albert Einstein publicó su teoría de la relatividad especial, la mayoría de la gente creía que el espacio y el tiempo era como Sir Isaac Newton les demostró en el siglo 17: El espacio era estático, un “escenario” inmutable en donde el gran drama cósmico se desarrollaba, y el tiempo era el misterioso, universal “reloj en el cielo”.

Incluso hoy, generalmente la gente asume que este intuitivo sentido del espacio y tiempo es correcto. Pero no lo es.

El artículo de Einstein de 1905, junto con otro que publicó en 1915, pintó un cuadro completamente diferente y alucinante. El espacio en si mismo está continuamente siendo combado y curvado por la materia y la energía moviéndose dentro de él, y el tiempo fluye a diferentes velocidades para distintos observadores. Numerosos experimentos en el mundo real a lo largo de los últimos 100 años, indican que sorprendentemente, Einstein tenía razón.

Pero hoy en día los científicos tienen razones para pensar que incluso la teoría de Einstein no es toda la historia; otra revolución parece inevitable.

El motivo de la duda, es que la teoría de Einstein es incompatible con la mecánica cuántica, otro pilar de la física moderna, que describe el extraño mundo de las partículas subatómicas. Cuando estas teorías se usan conjuntamente, a veces, las ecuaciones combinadas producen unos sin sentidos. Esto conduce a los científicos a creer que las actuales teorías serán eventualmente reemplazadas por una única y elegante teoría que explicará todos los fenómenos físicos desde lo subatómico hasta el cosmos, la llamada “Teoría Unificada de Campos”.

¿Cuando resonará el primer pistoletazo de salida para esta revolución de la física? Quizás si se prueba que Einstein, como Newton antes que él, estaba equivocado o al menos no tan en lo cierto.

Para cazar imperfecciones en las teorías de Einstein, los científicos están creando artesanales experimentos que puedan medir las predicciones de la relatividad con la mejor precisión hasta la fecha. Uno de esos experimentos es la Gravity Probe B (GP-B) de la NASA.

De acuerdo a Einstein, la Tierra provoca una curvatura en el espacio-tiempo alrededor de ella, algo parecido a una bola de boliche situada en una lámina elástica. Dado que la Tierra gira, esta curvatura se distorsiona hasta un vórtice poco profundo. La sonda Gravity Probe B está orbitando la Tierra, justo ahora, buscando estas distorsiones.

GP-B detecta la distorsión del espacio-tiempo alrededor de nuestro planeta usando giroscopios. (Hay cuatro abordo de la nave espacial). Francis Everitt, investigador jefe del GP-B y profesor en la Universidad de Stanford, explica:

“Los giroscopios moviéndose a través del espacio-tiempo curvado cambiarán gradualmente su dirección de giro (es decir su inclinación) con respecto a las estrellas. GP-B medirá este movimiento de inclinación con una extraordinaria precisión y a partir de esa medida, podremos calcular la estructura del espacio-tiempo cerca de la Tierra”.

Everitt realizará una presentación acerca de la sonda Gravity Probe B en Abril en la conferencia 'La Física del Tercer Milenio: II' que tendrá lugar en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama. La conferencia forma parte del Año Mundial de la Física 2005, una serie de eventos respaldados mundialmente para conmemorar el 100 aniversario del revolucionario trabajo de Einstein y para crear una mayor conciencia en la población sobre estos importantes temas de la física moderna.

Además de proporcionar un estado actualizado sobre GP-B (en resumen, de momento todo bien), Everitt planea explicar como GP-B medirá gamma, una variable física muy importante usada por los científicos en su búsqueda más allá de la relatividad de Einstein. Hablando grosso modo, gamma corresponde a la curvatura del espacio tridimensional.

Si la teoría de Einstein encaja con la realidad perfectamente, gamma tiene que ser igual a uno. La medición de un valor de gamma incluso ligeramente diferente a uno, sería el “pistoletazo de salida” que los físicos han estado esperando.

“Gamma es el modo más preciso de medir cualquier posible desviación de Einstein, debido a su sensibilidad [a cualquier tipo de campo desconocido]”, dice Thibault Damour, profesor en el instituto superior de estudios científicos en Francia, y experto en teorías que podrían reemplazar a la relatividad.

En el experimento del GP-B, gamma contribuye a la ligera inclinación de los ejes de giro de los giroscopios, lo cual se espera que provoque un desplazamiento de unos 6,6 arcosegundos (0,00183 grados) durante el año de la fase de recogida de datos de la misión. Este desplazamiento debería permitir que los científicos midiesen gamma dentro de aproximadamente el 0,01% de su valor correcto y quizás tan bueno como el 0,001%, dice Everitt.



Si gamma resulta ser ligeramente menor que uno, apoyaría la idea de que un nuevo campo de fuerza existe, semejante a la gravedad pero mucho más débil. Los físicos lo llaman un “campo escalar”. Este nuevo campo es una característica de algunos candidatos a Teorías Unificadas, incluyendo la teoría de cuerdas. La teoría de cuerdas es famosa debido a su elegancia al describir todos los fenómenos físicos conocidos, desde lo subatómico a lo cósmico. El problema es que en el mundo real es muy difícil probar la teoría de cuerdas y no hay evidencias experimentales de que las raras predicciones de la teoría de cuerdas hayan sido encontradas todavía.

“Descubrir que gamma es ligeramente menor que uno, apoyaría la idea del campo escalar y además podría proporcionar parte del primer apoyo experimental a la teoría de cuerdas”, dice Thibault.

Si gamma resulta ser ligeramente mayor que uno, sería sin embargo una “vuelta a la escuela” para los teóricos. No existen teorías que predigan que gamma sea mayor que uno, con lo cual los físicos no tendrían ni idea de cómo explicar ese descubrimiento. “Digamos solamente que cada vez que pregunto a los teóricos que significaría el que gamma fuera mayor que uno, ellos cambian de tema”, ríe Everitt, como buen científico experimental.

GP-B también podría encontrar, dentro de los límites de la precisión del experimento, que gamma es igual a uno, justo como Einstein predijo. ¿Qué significaría eso? Quizás la imperfección, si existe, es menor que lo que GP-B puede medir. O quizás el pistoletazo de salida resonará en otro lugar. Nadie lo sabe.

Gravity Probe B está a mitad de camino de su misión de un año de duración. Cien años abajo, en seis meses por delante. Permanezcan sintonizados para recibir las respuestas.