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LISA Pathfinder

Eduardo Mirón López
@EduardoMironLpz


Independientemente de cómo de profundos sean los conocimientos que uno posea de la teoría de la relatividad general, todos la asociamos rápidamente a Einstein. En esta teoría, Einstein describió en diez ecuaciones los cambios gravitacionales resultantes de que el espacio-tiempo sea curvado por la materia y la energía. Se ha comprobado que las mencionadas ecuaciones de campo describen con exactitud hechos como el movimiento del planeta Mercurio o propiedades de un agujero negro, pero también predicen algo que no ha sido observado hasta la fecha: las ondas gravitacionales. El programa LISA de la Agencia Espacial Europea persigue demostrar su existencia.

Para entender qué experimento se va a realizar dentro de estos estudios es mejor retrotraerse hasta 1887. En ese año se pensaba aún que la luz era una onda y que toda onda viajaba por un medio, que en el caso de la luz habían llamado éter. Los físicos Albert Abraham Michelson y Edward Morley pretendían demostrar la teoría del éter con un experimento. Para ello emplearon un interferómetro (un aparato que mide con gran precisión longitudes de onda de la luz) y una lente semiplateada. Cuando un rayo de luz monocromática incidía en la lente, se dividía en dos haces separados un cierto ángulo a los que se les hacía recorrer caminos de la misma longitud en diferentes direcciones antes de llegar al receptor. Según la teoría del éter debía observarse una diferencia en el tiempo que tardaban en llegar los haces de luz al final del camino óptico, puesto que se pensaba que la luz tendría velocidades de propagación distintas debido al movimiento del éter. Sin embargo siempre se observaba que la velocidad de la luz era constante. El experimento fracasó en lograr su objetivo, pero sus conclusiones fueron valiosísimas.

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Einstein se apoyó en que la velocidad de la luz es constante en la teoría de la relatividad general, partiendo de los resultados del experimento Michelson-Morley. Hoy el objetivo es usar una iteración de ese experimento para probar algo distinto. El interferómetro de Michelson original tenía unos caminos ópticos de poco más de un metro, LISA pretende hacer algo similar con caminos ópticos de un millón de kilómetros. El concepto del experimento es el siguiente: situar en el vacío tres interferómetros muy precisos formando un triángulo, con unas distancias enormes entre sí y asilados de sufrir fuerzas externas.

La gran pregunta es por qué todo esto, pero hay una explicación para invertir el dineral que todo esto cuesta. Si se consigue, lo que se tendrá es tres puntos que sabremos a ciencia cierta que están separados la misma distancia unos de otros, de manera constante y en el vacío. ¿Qué significaría que la luz que enviemos de uno a otro no tardase lo mismo en llegar de un punto a otro? No puede haber sido afectada por algún fenómeno de difracción porque no hay materia entre los puntos y si la luz tiene una velocidad constante sólo puede significar una cosa: los caminos recorridos serían distintos. Pero los puntos están separados la misma distancia (cosa que ha costado un esfuerzo bárbaro), por lo que esto supondría que la luz no habría seguido la línea recta, sino que se habría curvado en el camino. De observarse esto tendríamos una prueba de que las ondas gravitacionales existen.

Ya se ha demostrado que la luz se curva por efecto de la gravedad, pero hasta la fecha estas observaciones se han hecho con grandes fuentes de fuerza gravitatoria (léase grandes masas en poco volumen). Las ondas gravitacionales predichas por Einstein son variaciones en la gravedad originadas por grandes aceleraciones de masas. Dichas ondas se propagarían a la velocidad de la luz e irían deformado el espacio-tiempo a su paso. Si se prueba su existencia, su estudio se convertiría en una herramienta muy poderosa porque estas ondas no tienen algunas de las limitaciones de las ondas electromagnéticas y permitirían el estudio de agujeros negros u el origen del universo con un detalle que ahora nos resulta inimaginable.

Experimento Michelson-Morley

Está previsto que LISA sea lanzado al espacio en 2034, pero ya la semana pasada el programa dio sus primeros pasos. En la madrugada del tres de diciembre, LISA Pathfinder fue lanzado al espacio. Esta única sonda contiene un modelo del sistema LISA y viajará hasta el punto en  que dicho experimento pretende realizarse para llevara  a cabo algunas pruebas que determinen la viabilidad del proyecto. La tecnología y la ciencia empleados en el desarrollo de este módulo son una demostración de las capacidades actuales del hombre como especie y una oda a su deseo de conocimiento.

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