EC —Vayamos al experimento en sí, a los hallazgos. Para empezar, te pido una explicación breve de qué es la Teoría de la relatividad, qué fue lo que aportó al conocimiento del universo.
MI —Para entender el significado de este anuncio es claramente necesario entender lo que dice la teoría. Hay que empezar por darse cuenta de que a lo largo de la mayor parte de la historia creímos que el espacio y el tiempo no eran más que un escenario rígido donde se desarrollaba la historia del universo. La materia era la protagonista, no había interacción entre materia y espacio-tiempo.
Esto cambió en 1915, cuando Albert Einstein publicó esta teoría que revolucionó completamente ese panorama. Desde entonces sabemos que espacio y tiempo están tejidos en una misma entidad, que conocemos como espacio-tiempo. Una entidad completamente dinámica, que interactúa constantemente con la materia diciéndole cómo moverse, mientras que la materia a su vez le dice al espacio-tiempo cómo curvarse, la relación va en ambas direcciones. En el espacio-tiempo, espacio y tiempo dejan de ser espectadores de lo que ocurre o solo un escenario del desarrollo de los eventos en la historia y pasan a ser participantes activos.
Le llevó a Einstein poco menos de un año darse cuenta de que la implicancia de esto era que objetos acelerados en las condiciones correctas generan perturbaciones en el espacio-tiempo que pueden propagarse a través del espacio a la velocidad de la luz. Estas perturbaciones son lo que llamamos ondas gravitacionales. Se llaman así porque, al igual que una onda en un charco, se generan en un momento y en un lugar, el efecto se va expandiendo a mayores distancias y se pueden describir tal cual como ondas. Lo que se anunció el jueves pasado fue la primera detección directa de estas ondas desde la Tierra.
El efecto de una onda gravitacional es que cambia las distancias entre las cosas, es una onda misma en el espacio-tiempo. Se puede imaginar, por ejemplo, que si una onda pasa directamente a través de una persona, en un momento la va a estirar, haciéndola más alta y más flaca, y al siguiente la va a [estrujar], haciéndola más baja y más gorda lateralmente. Así una y otra vez, una y otra vez, a medida que pasa la onda. Ese es el efecto principal, cambiar las sustancias porque curvan al espacio mismo.
EC —¿Qué camino eligieron en ese proyecto para llevar adelante la verificación de la existencia de esas ondas gravitacionales que estás describiendo?
MI —Este efecto es extremadamente pequeño. Una forma de ponerlo en perspectiva es decir que el espacio es duro, no le gusta cambiar, así que lleva mucha energía deformarlo de modo tal que medible. En principio cualquier objeto acelerado genera ondas gravitacionales, si yo acelero mi puño estoy generando ondas gravitacionales, pero la única esperanza de detectarlas es si son muchísimo mayores y para eso se requieren eventos cataclísmicos. Y al mismo tiempo, aunque sea en los eventos más energéticos, cuando la onda llega a la Tierra ya ha disminuido de forma tal que el efecto que tiene es el de cambiar una distancia de 4 kilómetros solo una milésima del tamaño del núcleo de un átomo. Es casi inconcebible lo débil que es este efecto.
Por eso debimos construir el experimento que sin duda es el más sensible construido. Y utilicé 4 kilómetros como ejemplo porque nuestros experimentos utilizan “brazos” de 4 kilómetros para tratar de ver la diferencia, cómo cambia su largo a medida que pasa la onda. La precisión que se necesita es la capacidad de medir una distancia 1.000 veces menor que el tamaño del núcleo de un átomo. Para mí, que trabajo en esto, es inimaginable la precisión que se consigue.
EC —Para eso se construyeron dos laboratorios, uno ubicado en Louisiana, en el sur de EEUU, y otro en el estado de Washington, en la esquina noroeste de EEUU. ¿Cómo funcionan esos dos?
MI —Que la señal sea tan pequeña significa que nuestros instrumentos van a estar llenos de ruido. Los instrumentos son tan sensibles que cualquier cosa los disturba. Pueden ser las olas en la playa, puede ser un terremoto del otro lado del mundo, puede ser un camión a kilómetros de distancia, puede ser una persona caminando, lo que sea, todo genera pequeñas señales en nuestros instrumentos. Eso significa, al estar convencidos de que hay una señal verdadera que corresponde a una onda gravitacional, que no es suficiente tener un único experimento en una única […]. Esa es la principal razón por la que hay dos de estos aparatos que son prácticamente clones el uno del otro, pero están lo más lejos que los pudieron poner dentro de EEUU, uno en el sureste y el otro en el noroeste. Al momento de analizar los datos, una onda gravitacional que pase a través de la Tierra va a generar prácticamente la misma señal en ambos detectores al mismo tiempo, mientras que el ruido y otras influencias del ambiente, que no nos interesan, que son locales, no van a estar correlacionados. Eso nos permite detectar esas señales que son extremadamente débiles.
EC —La clave para esa medición es la luz, el láser.
MI —Sí, los aparatos son un dispositivo que se llama interferómetro. Es fácil de entender: un rayo láser se dispara hacia un espejo que refleja la mitad de la luz y deja pasar la otra mitad; una mitad del rayo láser viaja a través de un brazo, un túnel en vacío, que no tiene aire ni nada, por 4 kilómetros, llega a un espejo, rebota y vuelve hacia atrás, mientras que la otra mitad viaja por un túnel igual pero perpendicular –la estructura de estos experimentos tiene forma de L y cada brazo tiene un largo de 4 kilómetros–; ambos rebotan y se vuelven a encontrar en el centro. Si los dos brazos tienen exactamente el mismo largo, el aparato funciona de tal manera que la luz se cancela, no detectamos ninguna luz escapando de este dispositivo. Sin embargo una pequeñísima diferencia en el largo de los dos brazos va a encoger a uno de los brazos y va a alargar al otro, porque la luz demora más en un viaje que en el otro, por tanto al volver a juntarse ya no coinciden exactamente, no se cancelan y eso permite que se detecte. De esa manera, utilizando láseres, podemos medir diferencias de distancias que alcancen la sensibilidad que necesitamos, que es una milésima del tamaño del núcleo de un átomo.
EC —Vayamos a lo que ocurrió el 14 de setiembre del año pasado. ¿Qué verificaron ustedes ese día? ¿Cuál fue el acontecimiento?
MI —El 14 de setiembre fue el momento en que una onda gravitacional que había estado viajando por 1.300 millones de años atravesó la Tierra y fue detectada por nuestro experimento, que recién había sido prendido unos días antes. La magnitud, la escala de lo que ocurrió es difícil de comprender; para hacerse una idea, cuando el evento que produjo esta onda ocurrió, en la Tierra aún no había formas multicelulares de vida, había solo células. Fue hace 1.300 millones de años que dos agujeros negros se encontraron, colisionaron y se fusionaron. Ese evento cataclísmico generó una energía equivalente a tres masas solares; si se agarrara el Sol, se lo convirtiera totalmente en energía y se lo evaporara, la magnitud de la energía generada sería un tercio de la que produjo este evento. La potencia de esto es 50 veces mayor que la de todas las estrellas juntas. De esos dos agujeros negros, uno tenía 35 veces la masa de nuestro Sol y el otro tenía 30, aproximadamente, y se fusionaron en un agujero negro espiral que tenía 72 veces la masa del Sol.
Esta gran emisión de energía se propagó en forma de ondas gravitacionales, viajó por 1.300 millones de años. Mientras viajaba la vida siguió evolucionando, surgieron los dinosaurios, murieron los dinosaurios, surgimos nosotros, se desarrolló la civilización, llegó Einstein, se le ocurrió esta idea, a puro pensamiento desarrolló esta teoría que describe exactamente este fenómeno que ocurrió tan lejos en tiempo y espacio y tan lejano en experiencia común. Pasó el tiempo, murió Einstein, siguió, se construyó este experimento y el 14 de setiembre coincidió que llegó la señal a la Tierra justo para que nosotros la detectáramos.
