Barry Barish, Nobel de Física: «Hemos tardado cien años en medir las ondas»

La conferencia de Barry Barish, Ondas gravitacionales: de Einstein a la nueva ciencia, desveló algunas claves de uno de los acontecimientos científicos más importantes de los últimos años: la detección de ondas gravitacionales cuya existencia Albert Einstein planteó hace más de cien años.

Barish inició su intervención apelando a Newton, «cuyas teorías explicaron durante 250 años la gravedad como fuerza universal que controla tanto el movimiento de la Luna alrededor de la Tierra como la caída de una manzana. Sin embargo, existía una diferencia entre lo que predecía Newton y la observación de la órbita de Mercurio. Había algo que corregir y eso motivó la búsqueda de una nueva teoría».

Para Barish, «ese fue el momento de Einstein, con su Teoría de la Relatividad General, formulada en 1915. La teoría de Einstein no estaba motivada concretamente por la órbita de Mercurio, sino por el hecho de que Newton explicaba cómo orbitan los planetas, describiendo una fuerza entre cuerpos que definía como instantánea, pero no explicaba el porqué. Einstein introdujo la velocidad de la luz como la máxima velocidad posible. Si el Sol desapareciese en un instante, tardaríamos un tiempo en quedarnos a oscuras. Entonces, desde el punto de vista de la relatividad, también la Tierra dejaría de ser atraída por el astro rey al cabo de ese tiempo, pero con las leyes de Newton eso sería instantáneo. Así pues, la teoría de Einstein es muy difícil de tratar porque establece cuatro dimensiones con la unificación del espacio-tiempo, donde la gravedad se entiende como el efecto de la curvatura de este espacio-tiempo sobre los cuerpos que navegan en él. Con las leyes de Newton, cuando la luz pasa cerca de una gran masa sigue en línea recta. En cambio, con el nuevo punto de vista, ésta se desvía siguiendo la curvatura provocada por esa gran masa».

Así, explicó Barish, «en el marco de la Teoría de la Relatividad General, Einstein propuso la existencia de las ondas gravitacionales. Dos objetos orbitando uno alrededor del otro, como la Tierra y el Sol, emiten ondas gravitacionales, y se van acercando como consecuencia de la pérdida de energía debida a la emisión de esas ondas hasta llegar a la colisión, siendo un sistema de dos agujeros negros el más eficiente y potente emisor de las mismas».
Llegados aquí, el Premio Nobel estableció tres partes: «Inspiral, cuando dos objetos, en este caso dos agujeros negros, dan vueltas en órbitas cercanas; Merger, la colisión; y Ringdown, donde el nuevo agujero negro resultante de los dos anteriores vibra mientras se estabiliza. El objetivo futuro para LIGO es medir mejor las señales durante el Merger. Por ello está prevista para 2034 la puesta en funcionamiento de una estación espacial como nuevo detector».

Barish aportó algunos datos de la colisión de dos agujeros negros de la primera detección: «Sus masas respectivas eran 30 veces la del sol y la colisión ocurrió a una distancia de 1.300 millones de años luz. Estaban separados uno de otro unos cientos de kilómetros y se movían a la mitad de la velocidad de la luz. Desde la predicción de Einstein, hemos tardado cien años en poder medir un fenómeno así».

Sobre los dos detectores de LIGO, uno instalado en Hanford (estado de Washington) y otro en Livingston (Lousiana) el físico indicó que «tienen la capacidad de eliminar los ruidos de la Tierra y están separados por 3.000 kilómetros. Cuando una onda gravitacional llega a la Tierra, la diferencia temporal entre la detección de Hanford y Livingston puede ser de 10 milisegundos como máximo. Los láseres de los detectores están introducidos en los vacíos más grandes de la Tierra: 16 kilómetros de conductos de un diámetro de 1,2 metros».

Precisamente hablando de vacíos, Barish detalló los principales problemas de los detectores: «El primero es la habilitación del propio vacío; el segundo, conseguir un láser muy potente y estable; y el tercero, el ruido sísmico, que puede afectar a la detección. Ahora nos planteamos bajar la temperatura de todo el sistema. Todo ello afecta a la sensibilidad de los detectores. Tras los procesos de construir, comprobar y mejorar, no detectábamos ninguna onda gravitacional. Hemos llegado a mejorar hasta 10 veces los detectores con la misma infraestructura, con más potencia en los láseres y mejores suspensiones en los espejos donde se reflejan, consiguiendo un mayor aislamiento de las vibraciones de la Tierra. Son los mejores amortiguadores del mundo y cancelan los ruidos sísmicos. Todo ello nos ha llevado a una mayor sensibilidad, multiplicándola por cien en bajas frecuencias»

Finalmente, Barish concluyó que «usamos estos datos para probar la Teoría de la Relatividad General de Einstein. Los agujeros negros existen y también sus sistemas binarios, y se fusionan con relativa frecuencia».

El divulgador Javier Santaolalla cuestiona los superpoderes

Los superhéroes no llevan capa ni mallas: son héroes anónimos, o no tanto como es el caso de Barry Barish y Alícia Sintes, que van armados de batas blancas y «tienen el superpoder del conocimiento». A través del humor, el doctor en Física y youtuber Javier Santaolalla convirtió el escenario del Auditórium de Palma en un ring donde se enfrentaron los superpoderes de personajes del cómic frente a destacados científicos. Una excusa perfecta para aprender términos complejos como el Bosón de Higgs, el colisionador de protones, la radioactividad, la computación...

Desde el principio, se metió en el bolsillo al entregado público. En plena efervescencia por el universo de los superhéroes, Santaolalla se dedicó a desmontar los mitos a golpe de razón científica. Así, Spiderman sufre la picadura de una araña radioactiva: «Si se somete un cuerpo a radioactividad, se rompe el ADN y las células se multiplican sin control. Spiderman tendría el poder de crear supertumores», bromeó el divulgador.

Lo mismo sucede con Hulk, «sometido a los rayos gamma», o los Cuatro Fantásticos. En el caso de Flash, «un runner hortera», sufre una descarga eléctrica lo que le confiere «el poder del superpollo frito». Tampoco salieron bien parados Superman, «un guiri que salta por los balcones como los británicos de Magaluf» o Batman. Y aquí Santaolalla descubrió ante el escenario a los verdaderos superhéroes. Es el caso de Charles Wilson, inventor de la cámara de niebla y premio Nobel de Física, que «detecta partículas que de otra forma no se pueden sentir», es decir, «el poder del supertacto».

El astrofísico solar Santiago Vargas, por su parte, «tiene una supervista que detecta radiaciones que nadie más puede ver», explicó Santaolalla, como «las microondas que emiten los móviles y permiten leer conversaciones ajenas o ver a través de los objetos», dijo el físico en tono pícaro. Pero los científicos» también salvan vidas. Fue el caso de Marie Curie, erigida como una superheroína «que entendió el origen atómico de la radioactividad». Capaz de ver el interior del cuerpo humano, «la propia Curie llevó pequeños equipos de rayos X en el mismo campo de batalla de la I Guerra Mundial para detectar balas o fracturas de los heridos». Alan Turing, pionero de la computación, «descifró el código Enigma con el que se comunicaban los alemanes en la II Guerra Mundial», lo que acortó la contienda dos años.

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Incluso el propio Javier Santaolalla es capaz de viajar en el tiempo como doctor en Física y después de trabajar en el CERN en el colisionador de hadrones (LHC). «Allí se recrea el universo primitivo y viajamos 13.800 millones de años atrás», lo que posibilita «cazar a una de las partículas más importantes de la física moderna, el Bosón de Higgs». Hubo en su aplaudido monólogo científico-humorístico una mención de honor a los «superhéroes modernos como Barry Barish y Alicia Sintes, que como científicos han conseguido entender el cosmos con un nuevo sentido: el del superoído». A través del LIGO, «observan vibraciones más pequeñas que una milésima de un protón, alcanzado una sensibilidad que ningún ser humano puede detectar».

«Sintes y Barish son el ejemplo de cómo con la razón podemos alcanzar el superpoder del conocimiento», concluyó Javier Santaolalla. Una divertida y brillante introducción para dar paso a una noche llena de conocimiento y sabiduría.

Alícia Sintes destaca «un evento cósmico nunca antes observado»

Alícia Sintes inició su intervención agradeciendo a los presentes su interés por la ciencia y por la detección de las ondas gravitacionales, así como al Club Ultima Hora y a la UIB la oportunidad de acercar un premio Nobel de Física, y a Javier Santaolalla y al propio Barry Barish por hacer un hueco en sus agendas: «Para nosotros es un honor contar hoy con su presencia. Ellos comparten con nosotros no sólo su pasión por la ciencia, sino también su interés por acercarla a la sociedad».

Sintes explicó a continuación la diferencia entre «los dos tipos de ondas que nos traen información sobre el universo: las electromagnéticas y las gravitacionales. Viajan a la misma velocidad, pero no podrían ser más distintas. Las ondas electromagnéticas son oscilaciones de los campos eléctricos y magnéticos que viajan a través del espacio-tiempo. Las ondas gravitacionales son ondulaciones en el propio tejido del espacio-tiempo. Éstas son ahora las nuevas mensajeras que nos permitirán abrir una nueva ventana al cosmos que podría revolucionar la compresión del universo».

La doctora en Física se refirió a Galileo: «Se dice que Galileo inauguró la astronomía electromagnética, cuando construyó un pequeño telescopio óptico y descubrió las cuatro lunas más grandes de Júpiter. En cambio, la primera detección de una onda gravitacional tuvo que esperar hasta setiembre de 2015 para ser captada por LIGO. Este descubrimiento causó un revuelo, no sólo porque confirmaba una importante predicción de la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein de 1915, sino también por el impacto en la astronomía de este evento cósmico nunca antes observado».

Décadas de trabajo

Sintes destacó el trabajo desarrollado por LIGO: «Los recientes logros de LIGO-VIRGO son el resultado de muchas décadas de trabajo de más de mil científicos e ingenieros, todos ellos coordinados internacionalmente, y gracias a la complicidad de las agencias de financiación de varios países que hacen apuestas valientes para avanzar en el conocimiento. La importancia de este hallazgo dio pie a que la LIGO y nuestro grupo en la UIB fueran reconocidos con los más prestigiosos premios y, posteriormente, con el premio Nobel de Física de 2017».

Alícia Sintes destacó que «todos estos reconocimientos han dado a nuestro grupo de la UIB mucha visibilidad y esperamos que esto ayude no sólo a despertar más vocaciones científicas, sino también para cambiar los valores de la sociedad balear: esfuerzo, constancia y espíritu de superación».

No podía faltar la referencia a Eintein: «Nunca pensó que estas ondas gravitacionales pudiesen ser detectadas y tampoco creía en la existencia de los agujeros negros de su propia teoría».

Finalmente, Sintes señaló que «en 1994, Barry Barish se incorporó al proyecto LIGO. Era un talentoso físico de partículas con experiencia en gestión». Sobre la relación entre Barish y el grupo de la UIB, Alícia Sintes comentó que «siempre nos ha apoyado, aunque nosotros fuésemos un pequeño grupo trabajando al otro lado del Atlántico. Extraer la información que llevan estas minúsculas ondas será decisivo en el avance de la física fundamental, la astrofísica y la cosmología, y presenta un elevado potencial innovador y de transferencia a otros ámbitos con un gran impacto social».

UIB y Grup Serra destacan el éxito de la conferencia

«Con motivo del 125 aniversario de Ultima Hora queríamos contar con un acto que estuviera a la altura de esta celebración. El evento de hoy supera todos nuestros deseos», señaló Carmen Serra, presidenta del Grup Serra, quien agradeció al rector de la UIB, Llorenç Huguet, a la científica Alícia Sintes y al vicerrector Jaume Carot su colaboración para acoger en la Isla a Barry Barish, que no era la primera vez que estaba en Mallorca. Lo hizo en sus tiempos de estudiante como mochilero junto a su esposa. La presidenta del Grup Serra tuvo también palabras de agradecimiento para «la familia Ferragut y al Auditórium de Palma por ser unos magníficos anfitriones».

Por su parte, el rector de la UIB, Llorenç Huguet, puso de relieve el histórico precedente de la UIB, «la Universitat Lul·liana, que tiene casi 500 años» de historia. El rector recordó que «hace veinte años Alícia Sintes me hizo firmar un papel para entrar en una red de científicos» que supuso participar en LIGO, gracias al cual la UIB colaboró en la investigación de las ondas gravitacionales. El rector se mostró satisfecho ante un público sediento de conocimientos.

El acto fue presentado por la periodista Lina Pons, que invitó a los presentes a «tocar el universo traducido por el premio Nobel».