Virgo: el experimento que puede refutar a Einstein y cambiar leyes de la física

En la campiña italiana, cerca de Pisa, un gigantesco experimento está a punto de comenzar. Si concluye con éxito, los científicos podrán observar de forma directa, por primera vez, una de las grandes predicciones de Albert Einstein.

El experimento, conocido con el nombre de Virgo, tiene como misión descubrir uno de los más elusivos fenómenos astrofísicos.

"Puede que tengamos por primera vez la oportunidad de detectar las ondas gravitacionales en la Tierra", explica Franco Frasconi, investigador de la Universidad de Pisa y parte del equipo de Virgo.

"Esto sería una clara demostración de que lo que (Einstein) dijo hace 100 años es absolutamente correcto".
Ondas gravitacionales por todas partes

El 25 de noviembre de 1915 Albert Einstein presentó la versión final de sus ecuaciones del campo ante la Academia Prusiana de las Ciencias.

Estas son la base de su teoría general de la relatividad, un pilar de la física moderna que ha transformado nuestra comprensión del espacio, el tiempo y la gravedad.

Gracias a ella hemos podido entender muchas cosas: desde la expansión del Universo hasta el movimiento de los planetas y la existencia de los agujeros negros.

Pero Einstein también propuso la presencia de ondas gravitacionales. Estas son, esencialmente, las ondulaciones de energía que distorsionan la estructura del tiempo y el espacio.

Imagínate algo así como las ondas que se generan cuando lanzas una piedra a un charco de agua.

Cualquier objeto con masa debería producirlas cuando está en movimiento. Incluso nosotros. Pero cuanto más grande es la masa y más dramático el movimiento, más grandes son las ondas.

Y Einstein predijo que el universo estaba repleto de ellas.

    Las ondas son una consecuencia inevitable de la Teoría general de la relatividad
    Su existencia ha sido inferida pero no verificada directamente
    Son ondas en la estructura del espacio y el tiempo producidas por eventos cósmicos violentos
    La aceleración de las masas produce ondas que se propagan a la velocidad de la luz.

Renovación prometedora

Si bien los astrónomos tienen evidencia indirecta de su existencia, nadie ha podido observar aún estas rarezas cósmicas.

"No me sorprende que no hayamos visto todavía ondas gravitacionales", le dice a la BBC Toby Wiseman, físico del Imperial College de Londres, en Reino Unido.

"La gravedad es de hecho la más débil de las fuerzas e incluso las fuentes astrofísicas más dramáticas sólo emiten ondas gravitacionales débiles".

Ahora, en Italia, los investigadores esperan hallarlas. Pero no será fácil.

La primera vez que se puso en marcha el experimento Virgo fue en 2007 y no logró ver nada.

Otro laboratorio en Estados Unidos, el Observatorio de interferometría láser de ondas gravitacionales (LIGO, por sus siglas en inglés) tampoco tuvo suerte.

Ambos instrumentos –llamados interferómetros– están siendo renovados y los equipos a cargo esperan que estas costosas actualizaciones permitan lograrlo.
Distorsiones leves

Lo que los investigadores están tratando de hacer es detectar las pequeñísimas distorsiones que se crean cuando las ondas gravitacionales pasan a través de la Tierra.

Esperan ver las ondas emanadas por eventos cósmicos violentos, como la explosión de estrellas o el choque de agujeros negros.

El detector Virgo está formado por dos túneles idénticos de 3 km distribuidos en forma de L.

El proceso comienza con la generación de un rayo láser que luego se divide en dos: uno es impulsado a través de un túnel y la otra mitad por el otro.

Un espejo en cada túnel hace rebotar a los rayos láser muchas veces hasta que se vuelven a recombinar.

Puede parecer una estrategia elaborada, pero aprovecha una propiedad muy útil del láser: el hecho de que son rayos intensos de luz. Y, la luz, es una onda.

Ahora, imagínate que dos olas en el océano chocan una contra otra. Mientras una está en su punto más alto, la otra está en su punto de depresión. Así pueden cancelarse la una a la otra.

Lo mismo puede ocurrir dentro del experimento. Si las ondas viajaron exactamente a la misma distancia por los dos túneles, se cancelan y no producen ninguna señal.

Sin embargo, si una onda ha viajado a través del túnel distorsionará sutilmente su entorno, cambiando la longitud de los túneles en una cantidad diminuta (sólo una fracción del ancho de un átomo).

Y la forma en que las ondas se mueven a través del espacio significa que un túnel se estirará y el otro se encogerá, lo cual hará que un rayo láser viaje una distancia levemente mayor, mientras que el otro hará un viaje más corto.

Como resultado, los rayos divididos se recombinarán de una manera diferente: las ondas de luz interferirán entre sí en vez de cancelarse y los científicos podrán detectar entonces una señal.
Colaboración

Sin embargo, una señal en Italia no es suficiente.

Si allí se logra detectar una onda gravitacional, también la deberían encontrar el proyecto LIGO, en EE.UU., cuyo instrumento es similar al de Virgo y también otro experimento un poco más pequeño en Alemania.

LIGO ya está funcionando y Virgo entrará en acción a fines de este año.

Ambos equipos están tan confiados en que los experimentos serán un éxito que creen que el descubrimiento se hará exactamente el 1º de enero de 2017.

Si las ondas no se presentan quiere decir que hace falta rediseñar los experimentos. Y, en el peor de los casos, puede que los físicos se vean obligados a repensar en cómo funciona el Universo.

Pero una observación directa abrirá una nueva ventana al Cosmos, una que no hubiese sido posible sin Einstein.