La teoria de la
relativitat general és, sens dubte, un dels puntals fonamentals de la física i
del nostre enteniment de l’univers.
Aquesta teoria
ens dibuixa un espai (en realitat, un espai-temps quadridimensional) que es
corba amb la massa dels objectes. Si imaginem una tela elàstica
(l’espai-temps), i hi posem una bola pesada, la tela es deforma, i la bola
s’enfonsa dins la petita (o gran) depressió que s’ha creat. Les conseqüències
d’això, que podem entendre amb aquest exemple tan senzill, és que una de les
forces més enigmàtiques i a l’hora més quotidianes de la natura, la gravetat,
queda explicada automàticament: qualsevol altre objecte que s’apropi a la
depressió, avançant per sobre la tela, tindrà tendència a caure-hi si passa
massa a prop del clot. És un plantejament molt elegant, ja veieu. Abans de la
relativitat, la cosa era poc satisfactòria: Newton ja ens havia explicat (i
demostrat) que dos cossos s’atrauen de forma proporcional a les seves masses,
... però per què?
Què fa que dos objectes s’atreguin? Cóm sap la Terra que a
150 milions de quilòmetres de distància hi ha el Sol? Cóm nota el planeta
l’atracció d’aquell? Amb la relativitat general, totes les preguntes queden
contestades, simplement per un efecte tan simple com la deformació de l’espai
(temps). L’atracció que nota la Terra es deu a que en la direcció del Sol
l’espai (temps) es va enfonsant lleugerament, i el planeta té tendència a
caure-hi.
Però aquesta
deformació de l’espai (temps) té altres conseqüències més extraordinàries. Una
de les prediccions més exòtiques de la teoria és que, a l’univers, han
d’existir ones gravitatòries. Davant una enorme i sobtada pertorbació de
l’espai (temps) , la deformació s’hauria de propagar per sobre de la
"tela" com una ona ho fa sobre el llac.
Quin tipus
d'esdeveniments provocarien ones? Cataclismes, com posem pel cas la fusió de
dos forats negres! Dos objectes super massius, cada un d’ells capaç de deformar
l’espai (temps) de forma extrema. Res no impedeix que dos forats negres orbitin
un al voltant de l’altre, i, en un moment donat, puguin caure sobre ells
mateixos i fusionar-se. La teoria diu que aquest sobtat esdeveniment hauria de
fer “tremolar” l’espai temps, llançant ones (anomenades gravitatòries) en totes
direccions.
Seria magnífic,
doncs, poder detectar ones gravitatòries. Ens permetrien estudiar, analitzar,
esdeveniments tan brutals com el descrit. I, anant encara més lluny, perquè no,
potser podríem capturar ones gravitatòries del mateix moment del naixement de
l’univers! (l’esdeveniment que més ha fet tremolar, sens dubte,
l’espai-temps!).
Cóm serien
aquestes ones? Petitíssimes deformacions de l’espai (temps), tal qual. És a
dir, el pas d’una ona gravitatòria modificaria les distàncies entre els
objectes per uns instants. Però, de quines variacions estem parlant? Doncs
increïblement petites, al límit del que podem mesurar. Ho explicaré millor
revisant l’aparell que els científics tenen funcionant per a detectar-ne.
L’aparell en
qüestió és un sistema de túnels per on es llença un làser, que rebota en
miralls al final del túnel, per tornar a l’origen (s’anomena LIGO, i es troba
als Estats Units). Estem parlant de distàncies de 4 quilòmetres (que s’estan
ampliant amb la millora de l’instrument). Si passa una ona gravitatòria,
l’extraordinàriament minúscula variació en l’espai (temps) que produeixi hauria
de fer que el làser, en el seu retorn després de rebotar al mirall, presentés
una diferència de temps a l’arribada (perquè hauria d’haver recorregut un espai
lleugerament diferent a l’inicial). Ho he explicat molt simplificadament, ja
que l’experiment és un xic més complex, però així l’entenem (espero!).
Molt bé, doncs
s’espera que les ones gravitatòries més grans puguin fer desviar la distància
que recorre el làser en, atenció, una milionèsima d’una milionèsima d’una
milionèsima de metre. Una distància quelcom així com un bilió de vegades més
petita que la mida d’un bacteri!
Queda clar que
detectar el pas d’ones gravitatòries no és cosa fàcil.
Com que el seu
descobriment seria espectacular, els científics estan prenent moltes
precaucions en confirmar allò que els instruments mesuren. De fet, res no
impedeix que, hores d’ara, ja s’hagin descobert, però que els investigadors
estiguin analitzant curosament els resultats, cop rere cop, abans no fer públic
el descobriment.
És potser degut a
la importància que tindria el descobriment, com a enèsima prova de la bondat de
la teoria de la relativitat general, que
els científics han posat en pràctica un joc malèvol. Una veritable trampa.
D’entre tots
els centenars investigadors que hi
treballen, 3 d’ells, i només 3, tenen la possibilitat d’introduir falses
senyals en l’instrument. Ho poden fer quan vulguin, sense cap notificació ni
avís. Quan un senyal és detectat, els grups de científics s’afanyen en
analitzar, comprovar, i, fins i tot, començar a escriure els articles que
anunciaran al món la detecció. Potser, en els seus anàlisi, descobreixen la
trampa, i descarten el senyal. Però potser no. I no és fins al final, quan
estan a punt d’anunciar, que els 3 científics “tramposos” són consultats, per
veure si varen introduir soroll i si, en realitat, el senyal és fals.
Però espereu!
Sabeu quan temps triguen els anàlisi i les comprovacions? Mesos! És a dir,
poden arribar a treballar mesos, frenèticament, sobre senyals falses! I això ha
passat, al menys, dos cops.
En el primer cop,
els científics van descobrir l’engany, però després de 18 mesos de treballar
amb el senyal. Però en el segon no. I ja tenien tot preparat per l’anunci,
quan, després de 6 mesos, els 3 investigadors “malvats” varen enfonsar les
il·lusions.
Sembla cruel, oi?
Però si recordem les dimensions de les pertorbacions que es volen mesurar no és
estrany que es vulguin prendre totes les precaucions del món. A més, aquest
esquema funciona a mode d’entrenament. Quan arribi un senyal veritable, els
investigadors estaran bregats i els protocols d’anàlisi més que provats,
reduint quasi a zero la possibilitat d’error.
El LIGO ha estat
millorat recentment pel que fa a la seva sensibilitat. L’equip original s’havia
d’aturar de tant en tant, simplement perquè l’afectaven coses com les
vibracions d’una carretera a quilòmetres de distància. Amb les millores que
s’hi han fet, no sembla que hi hagi d’haver impediment per a la detecció de les
elusives ones, en cas que existeixin. Com deia abans, potser ja s’han detectat.
El futur en
l’estudi de l’univers pot basar-se ens instruments extraordinàriament més
sensibles, que ja han estat proposats: “LIGOs” on els feixos de llum del làser
recorrin distàncies enormes (per exemple, amb miralls entre Terra i Lluna) per
poder detectar les ones amb més facilitat i extraure’n detalls (a més
distància, més senzill serà detectar les minúscules variacions). Seran un nou
tipus de “telescopi”. Els telescopis d’ones.
Teles que es
deformen amb els objectes. Ones que es propaguen pel llac i que porten
informació de les pedres que les varen provocar.
Els propers anys
segur que seran molt apassionants.
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada