El día que el LISA Pathfinder colgó de la balanza

El día que el LISA Pathfinder colgó de la balanza

Por :Diego Díaz Fidalgo

En el núcleo de la misión LISA Pathfinder se encuentran dos pequeños corazones. Cada uno de ellos es un cubo, de sólo 5 centímetros de lado. Juntos permitirán que se sienten las bases para investigar la relatividad general de Einstein.

En el núcleo de la misión LISA Pathfinder (Explorador, literalmente 'buscador de caminos', para LISA) de la ESA se encuentran dos pequeños corazones. Cada uno de ellos es un cubo, de sólo 5 centímetros de lado. Juntos permitirán que el LISA Pathfinder siente las bases para futuras mediciones desde el espacio que investigarán el núcleo central de la relatividad general de Einstein.

Una piedra angular de la relatividad es el concepto de sistema de referencia. Se trata de un conjunto de cuerpos respecto a los que se puede medir cualquier movimiento. Sin un sistema de referencia no se puede detectar ningún movimiento en el espacio. Los científicos dicen que un sistema de referencia es 'inercial' si los objetos que no son perturbados se encuentran en ese sistema en reposo o moviéndose a velocidad constante. Para que un sistema de referencia sea perfectamente inercial los cuerpos que se utilicen para determinarlo deben de estar libres de la acción de cualquier fuerza.

La relatividad general de Einstein predice que la gravedad de los cuerpos celestes distorsiona nuestras medidas de distancias en un sistema de este tipo. Una vez que los científicos puedan construir un sistema de referencia perfectamente inercial podrán medir esta distorsión. El LISA Pathfinder probará una técnica diseñada para medir un sistema de referencia con precisión mucho mayor que anteriormente. 'Esto sentará la primera piedra para cualquier misión futura sobre relatividad general, y posiblemente también sobre gravitación y navegación en general' dice Stefano Vitale, investigador principal de la misión.

Para realizar estas medidas el LISA Pathfinder utiliza dos 'masas de referencia'. Cada una de ellas es un pequeño cubo de una aleación de oro y platino, cuyo movimiento relativo se mide con un rayo láser. Una vez en el espacio, las masas de referencia flotarán libremente en la nave. Cuando fuerzas sutiles actúen sobre las masas de referencia, el rayo láser detectará cómo cambian de posición con una precisión de unas pocas milésimas de billonésimas de metro, y será capaz de detectar fuerzas tan pequeñas como el peso de una bacteria típica.

Medidas de tanta precisión corresponden a la metrología, una ciencia por derecho propio muy especializada. 'Esto hace que la misión sea no sólo el explorador para misiones de ondas gravitacionales como LISA, sino también la primera misión en el campo de la metrología avanzada', dice Vitale.

La masa de referencia ideal es aquella que responde únicamente a la fuerza gravitatoria. Esto significa que las masas de referencia no deberían ser susceptibles a campos magnéticos residuales, que podrían moverlos imitando la acción de la gravedad. 'En el LISA Pathfinder hay componentes magnéticos que podrían afectar a las masas de referencia', dice Laurent Trougnou, un ingeniero electromagnético del LISA Pathfinder en la agencia espacial europea.

Para compensar, las masas de referencia se han fabricado de oro y platino. Resulta que una combinación mágica de estos dos metales no tiene apenas susceptibilidad magnética, pero ni siquiera eso era suficiente para el LISA Pathfinder. Los científicos aún necesitaban medir con precisión cómo responden las masas de referencia a las fuerzas magnéticas para poder compensarlas en sus cálculos.

Recurrieron a Richard Davis, director de la sección de masa en la Oficina internacional de pesos y medidas (International Bureau of Weights and Measures, BIPM), localizado en Francia. El BIPM es el custodio del kilogramo y Davis es un experto en la medición de propiedades magnéticas para que se puedan crear estándares de masa precisos.

'Utilizamos una báscula muy sensible para medir la fuerza que un pequeño imán ejercía sobre una masa de referencia', dice Davis. A partir de esto dedujeron las propiedades magnéticas de la masa de referencia. 'Nunca antes habíamos buscado una señal tan pequeña, ni manipulado un delicado cubo de 2 kilogramos', añade.

Las medidas se realizaron con éxito a lo largo de dos días y llevan al equipo del LISA Pathfinder un paso más cerca de la fecha programada de lanzamiento en 2009. El LISA Pathfinder prepara el camino para LISA, tres naves que trabajarán conjuntamente para detectar las ondulaciones predichas por Einstein, conocidas como ondas gravitacionales, en el entramado del espaciotiempo.

Notas para editores

Para más información sobre la Oficina internacional de pesos y medidas (BIPM), visite la página web: http://www.bipm.org/

Para más información

Stefano Vitale, investigador principal del LISA Pathfinder, Universidad de Trento, Italia
Email: vitale @ alpha.science.unitn.it

Laurent Trougnou, Ingeniero electromagnético, ESA
Email: laurent.trougnou @ esa.int

Richard Davis, director de la sección de masa, Oficina internacional de pesos y medidas (BIPM), Francia
Email: rdavis @ bipm.org

Giuseppe Racca, director del proyecto LISA Pathfinder, ESA
Email: giuseppe.racca @ esa.int