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Las predicciones de Albert Einstein a\u00fan siguen asombrando a la comunidad cient\u00edfica m\u00e1s de un siglo despu\u00e9s de que las formulara, tanto las ya confirmadas como las que seguimos explorando.<\/p>\nLas predicciones de Albert Einstein a\u00fan siguen asombrando a la comunidad cient\u00edfica m\u00e1s de un siglo despu\u00e9s de que las formulara, tanto las ya confirmadas como las que seguimos explorando.<\/p>\n
Albert Einstein est\u00e1 en las primeras posiciones de la lista de los cient\u00edficos m\u00e1s famosos e ic\u00f3nicos de la historia. Sus teor\u00edas de la Relatividad Especial de 1905 y de la Relatividad General de 1915 literalmente revolucionaron la f\u00edsica. Fue m\u00e1s all\u00e1 de la teor\u00eda de la gravedad de Newton, que estuvo vigente desde 1687. Einstein introdujo adem\u00e1s sus famosos experimentos mentales, que tambi\u00e9n pusieron a prueba los incipientes desarrollos de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica. Sus aportaciones en este campo merecieron el premio Nobel en F\u00edsica, que le otorgaron en 1921 por el efecto fotoel\u00e9ctrico.<\/p>\n
Mucha gente cree que el premio Nobel por la Relatividad General, que no le dieron, es una gran deuda pendiente. En esta nueva teor\u00eda, la gravedad se entiende como deformaci\u00f3n o curvatura del espacio-tiempo, provocada por la distribuci\u00f3n de masas y energ\u00edas. Cuanta m\u00e1s masa se acumule en menos volumen, m\u00e1s se deforma o curva el espacio-tiempo a su alrededor. Cualquier otra part\u00edcula u objeto que pase cerca de estos objetos siente esta curvatura, lo cual hace que su trayectoria cambie.<\/p>\n
Una de las predicciones de Einstein en la relatividad general fue que el espacio-tiempo no es \u2018plano\u2019 sino que est\u00e1 curvado por la presencia de cuerpos masivos
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tWikicommons
\nPredicci\u00f3n confirmada: el d\u00eda que se observ\u00f3 la curvatura del espacio-tiempoAlgunas de las predicciones o consecuencias de la Relatividad General se pusieron a prueba en poco tiempo. En 1919, tan s\u00f3lo 4 a\u00f1os tras la publicaci\u00f3n de la teor\u00eda, tuvo lugar un eclipse total de Sol. Era el acontecimiento id\u00f3neo para poner a prueba la curvatura del espacio-tiempo.<\/p>\n
Hubo varias expediciones cient\u00edficas que viajaron hasta Brasil y la costa oeste africana para tomar las mejores fotograf\u00edas y datos de ese eclipse y, sobre todo, de las estrellas que rodeaban el Sol.<\/p>\n
El objeto m\u00e1s masivo y compacto que tenemos en nuestras cercan\u00edas es el Sol. Lo que se quer\u00eda comprobar era si la luz de estrellas lejanas se ve\u00eda afectada por la curvatura del espacio-tiempo que genera el Sol al pasar cerca de \u00e9ste. Si fuera as\u00ed, su trayectoria se desviar\u00eda ligeramente de una l\u00ednea recta, haciendo que la posici\u00f3n aparente de la estrella en el cielo sufriera un peque\u00f1o cambio. La confirmaci\u00f3n de este efecto, consistente con las medidas del eclipse de 1919, hizo a Einstein mundialmente famoso.<\/p>\n
El d\u00eda del eclipse en Sobral, en Brasil. S\u00f3lo un minuto antes de la cobertura total del Sol, el viento alej\u00f3 las nubes y los investigadores tuvieron cerca de 4 minutos para hacer 27 fotograf\u00edas del cielo, mostrando las 12 estrellas que planeaban observar
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tObservatorio Nacional de Brasil
\nLas dudas de Einstein: las vibraciones del espacio-tiempo<\/p>\n
Para demostrar experimentalmente otras predicciones de la Relatividad General hemos necesitado esperar bastante m\u00e1s tiempo. En 1916 Einstein comenz\u00f3 a analizar con mucho detalle sus ecuaciones, y en particular una serie de t\u00e9rminos que, tras una peque\u00f1a simplificaci\u00f3n, se parecen enormemente a una ecuaci\u00f3n de ondas: la misma estructura que aparece en m\u00faltiples sistemas f\u00edsicos donde tenemos una perturbaci\u00f3n que se propaga transportando energ\u00eda.<\/p>\n
En este caso, las ecuaciones dicen que lo que vibra es el propio espacio-tiempo, y a estas perturbaciones las llamamos ondas gravitatorias.<\/p>\n
\u00bfPodr\u00edan observarse? \u00bfHabr\u00eda alguna manera de \u201cescuchar\u201d las vibraciones del espacio-tiempo?<\/p>\n
Durante su vida, Einstein dud\u00f3 sobre la existencia real de este fen\u00f3meno (\u00bfser\u00eda quiz\u00e1s un artefacto matem\u00e1tico pero sin realizaci\u00f3n f\u00edsica?). Einstein no fue la primera ni la \u00fanica eminencia en f\u00edsica que dud\u00f3 de las consecuencias matem\u00e1ticas de su teor\u00eda. Tuvo sus m\u00e1s y sus menos con colegas y prestigiosas revistas cient\u00edficas que han dado lugar a interesant\u00edsimos relatos.<\/p>\n
Sea como fuere, y con la contribuci\u00f3n de destacadas personalidades, finalmente se entendi\u00f3 que efectivamente las ondas gravitatorias eran una predicci\u00f3n real de la teor\u00eda. Se analizaron las propiedades de las mismas y solamente quedaba por ver si la carrera tecnol\u00f3gica para comprobar experimentalmente su existencia daba sus frutos.<\/p>\n
Predicci\u00f3n confirmada: las ondas gravitatorias se \u201cescucharon\u201d al fin<\/p>\n
La amplitud de estas ondas es tan tan tan (se pueden poner todos los \u201ctan\u201d que se quieran) extremadamente d\u00e9bil que el propio Einstein no ten\u00eda mucha confianza en que fuese posible su detecci\u00f3n alg\u00fan d\u00eda. Cada una de las pruebas a las que se somet\u00eda a la Relatividad General no era capaz de encontrar discrepancias, pero no detectar ondas gravitatorias o detectarlas con propiedades diferentes a las teorizadas supondr\u00eda una demostraci\u00f3n de que esta teor\u00eda no reproduc\u00eda fielmente la realidad: el guante estaba echado.<\/p>\n
El \u00e9xito del desarrollo tecnol\u00f3gico necesit\u00f3 de d\u00e9cadas, y de los habituales intentos fallidos que en ciencia no siempre se mencionan, como los pioneros experimentos del f\u00edsico Joseph Weber con las barras resonantes en los a\u00f1os 60.<\/p>\n
Los instrumentos que han sido capaces de conseguir superar finalmente este reto son los interfer\u00f3metros l\u00e1ser de brazos kilom\u00e9tricos.<\/p>\n
La primera detecci\u00f3n de ondas gravitatorias tuvo lugar en 2015, fue realizada por los observatorios estadounidenses LIGO y supuso un acontecimiento literalmente hist\u00f3rico.<\/p>\n
Las ondas gravitatorias detectadas estaban asociadas adem\u00e1s a otra de las consecuencias de la Relatividad General: proced\u00edan de la fusi\u00f3n de dos agujeros negros de unas 36 y 29 veces la masa del Sol, y atravesaron los detectores tras viajar unos 1300 millones de a\u00f1os-luz.<\/p>\n
El observatorio europeo Virgo se uni\u00f3 a la toma de datos en el verano de 2017, con una triple detecci\u00f3n de una fusi\u00f3n de estrellas de neutrones que incluy\u00f3 a las ondas gravitatorias en la astronom\u00eda de multi-mensajeros. El observatorio KAGRA se unir\u00e1 a la red global en el pr\u00f3ximo periodo de observaci\u00f3n, previsto para diciembre de este a\u00f1o.<\/p>\n
Tenemos ya un total de 90 eventos confirmados, todos ellos tienen como escenario astrof\u00edsico la fusi\u00f3n de dos objetos compactos: parejas de agujeros negros, parejas de estrellas de neutrones o bien parejas mezcladas de un agujero negro y una estrella de neutrones.<\/p>\n
La puerta de la investigaci\u00f3n est\u00e1 abierta a objetos compactos de naturaleza diferente, y las ondas gravitatorias que generen nos pueden dar pistas sobre su estructura y propiedades. Estamos impacientes por ver las nuevas sorpresas que est\u00e1n por llegar.<\/p>\n
La constante cosmol\u00f3gica: \u00bfla mayor \u201cpifia\u201d de Einstein?<\/p>\n
En el cap\u00edtulo de las predicciones de Einstein no podemos olvidar la famosa constante cosmol\u00f3gica, que tambi\u00e9n le gener\u00f3 contradicciones. Esta constante, sus propiedades y si es capaz de modelar fielmente la evoluci\u00f3n y expansi\u00f3n del universo a la luz de futuros datos es la p\u00e1gina del libro que se est\u00e1 escribiendo ahora mismo.<\/p>\n
Einstein introdujo esta constante en sus ecuaciones para forzar (por creencias personales) un modelo de universo est\u00e1tico, una especie de \u201cenerg\u00eda repulsiva\u201d sin la cual el universo terminar\u00eda colapsando por el propio efecto de la gravedad.<\/p>\n
Sin embargo, tras las observaciones en 1931 del f\u00edsico Edwin Hubble sobre la expansi\u00f3n del universo, Einstein consider\u00f3 su propuesta como \u201cla mayor pifia\u201d de su obra cient\u00edfica. \u00bfLo era realmente?<\/p>\n
El inter\u00e9s por la constante cosmol\u00f3gica que introdujo Einstein volvi\u00f3 a resurgir con las teor\u00edas cu\u00e1nticas de campos, pues \u00e9stas predicen una energ\u00eda de vac\u00edo que se puede comportar, a todos los efectos, como la constante cosmol\u00f3gica que predijo.<\/p>\n
As\u00ed que parece que Einstein, de nuevo, volvi\u00f3 a acertar.<\/p>\n
Isabel Cordero Carri\u00f3n es profesora e investigadora de la Facultad de Matem\u00e1ticas, Universitat de Val\u00e8ncia<\/p>\n
This article was originally published on The Conversation.<\/p>\n
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