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La detección de ondas gravitacionales, Premio Princesa de Asturias de Investigación

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La detección de ondas gravitacionales, Premio Princesa de Asturias de Investigación

Resumen:

Rainer Weiss, Kip Thorne y Barry Barish, Premios Princesa de Asturias de Investigación 2017

Rainer Weiss, Kip Thorne y Barry Barish, Premios Princesa de Asturias de Investigación 2017 FPA

La detección de las ondas gravitacionales sigue sembrado éxitos. Los tres físicos que impulsaron su descubrimiento, Rainer Weiss, Kip S. Thorne y Barry C. Barish, aunando el intelecto de expertos de casi una veintena de países en el Laboratorio LIGO (Laboratorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser), acaban de ser distinguidos con el Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2017.

“Este logro responde a uno de los desafíos más importantes de la física en toda su historia. El premio reconoce el talento individual y la obra colectiva de más de mil investigadores de un centenar de instituciones de dieciocho países”, explica el jurado en el acta.

“El proyecto LIGO supone un reto tecnológico de primera magnitud. La extraordinaria precisión alcanzada por sus instrumentos ha permitido observar colisiones de agujeros negros muy masivos que ocurrieron hace más de mil millones de años. La detección de ondas gravitacionales abre una nueva ventana para el estudio del universo, que permitirá descubrir nuevos fenómenos y alcanzar regiones del espacio-tiempo no accesibles con las técnicas actuales”, describen.

Los físicos Rainer Weiss, Kip S. Thorne y Ronald Drever (fallecido en marzo) fueron los que, en los años ochenta, propusieron la construcción del LIGO para la detección de ondas gravitacionales. Este observatorio, construido en suelo estadounidense, estuvo dirigido entre 1997 y 2006 por el físico Barry C. Barish, que impulsó la fundación en 1997 de la Colaboración Científica LIGO, en la que se han integrado investigadores de universidades e instituciones de todo el mundo. Los detectores LIGO comenzaron a funcionar en 2002.

El 11 de febrero de 2016 ante la expectación de medio planeta se hacía el anuncio oficial de la primera detección directa de las ondas gravitacionales. Justo 100 años antes Einstein predecía su existencia, como parte de la teoría de la relatividad general. Desde entonces se han detectado dos veces más.

Las ondas gravitacionales son curvaturas del espacio-tiempo. Están producidas en su mayoría por energía liberada tras eventos cósmicos muy violentos, como la explosión de una supernova o la fusión de dos agujeros negros supermasivos. Estos cataclismos se suelen producir a millones de años luz de la Tierra. Por eso las ondas llegan muy debilitadas y son muy difíciles de detectar.

Las primeras ondas gravitacionales detectadas son fruto de la fusión de dos agujeros negros supermasivos hace 1.300 millones de años. Uno con una masa de 29 veces el Sol y otro de 36 se unieron para formar uno de 62 masas solares. Las 3 unidades que faltan se liberaron en forma de energía, es decir, como ondas gravitacionales que desataron una tormenta en el espacio-tiempo.

En septiembre de 2015 llegaron a la Tierra y LIGO las percibió. En junio se anunció la captura de nuevas ondas gravitacionales pocos meses después. Provenían de la fusión de otra pareja de agujeros negros a unos 1.400 millones de años luz. Quedaba patente que el LIGO había empezado a operar con éxito y no iba a parar. Hace una semana, el gigante tecnológico volvió a capturar los sonidos de la deformación del cosmos.

LIGO, una enorme espada-láser

El experimento LIGO se extiende subterráneamente en el desierto de Luisiana. Consiste en un rayo láser que se rompe en dos a partir de una lente. Esos dos láseres siguen su camino por separado hasta tropezar con sendos espejos. Cada láser rebota hasta su punto de origen, donde se coloca un detector.

La teoría dice que las luces de los láseres superpuestas deberían anularse. Eso se debe a que este tipo de haz tiene una longitud de onda muy definida. Al solaparse, los picos y valles de las ondas se anulan, como si de la imagen un espejo se tratase, se muestran ‘invertidos’ unos respecto a los otros.

Pero eso sólo ocurre si ambos láseres recorren la misma distancia. Si la Tierra se estira o encoge, entonces las ondas ya no se superponen. Es como vernos reflejados en un espejo deforme (eso pasa con la Tierra, se deforma). Picos y valles dejan de anularse y la luz se vuelve visible. Eso es justo lo que ha ocurrido ya en tres ocasiones. Nuestro planeta se ha ondulado, muy poco, a nivel atómico, al compás de ondas gravitacionales, producidas en un cataclismo a muchísimos años luz de distancia.