El concepto de artista del espacio-tiempo retorcido alrededor de la Tierra. Crédito de la imagen: NASA. Click para agrandar
¿Está la Tierra en un vórtice de espacio-tiempo?
Pronto sabremos la respuesta: un experimento de física de la NASA / Stanford llamado Gravity Probe B (GP-B) recientemente terminó un año de recopilación de datos científicos en la órbita de la Tierra. Los resultados, que tomarán otro año para analizar, deberían revelar la forma del espacio-tiempo alrededor de la Tierra y, posiblemente, el vórtice.
El tiempo y el espacio, de acuerdo con las teorías de la relatividad de Einstein, se entrelazan, formando un tejido de cuatro dimensiones llamado "espacio-tiempo". La enorme masa de la Tierra tiene hoyuelos en esta tela, como una persona pesada sentada en medio de un trampolín. La gravedad, dice Einstein, es simplemente el movimiento de los objetos siguiendo las líneas curvilíneas del hoyuelo.
Si la Tierra fuera estacionaria, ese sería el final de la historia. Pero la Tierra no es estacionaria. Nuestro planeta gira, y el giro debe torcer el hoyuelo, ligeramente, haciéndolo girar en un remolino de 4 dimensiones. Esto es lo que GP-B fue al espacio para verificar
La idea detrás del experimento es simple:
Ponga un giroscopio giratorio en órbita alrededor de la Tierra, con el eje de giro apuntando hacia alguna estrella distante como un punto de referencia fijo. Libre de fuerzas externas, el eje del giroscopio debe seguir apuntando a la estrella, para siempre. Pero si el espacio está torcido, la dirección del eje del giroscopio debería variar con el tiempo. Al observar este cambio de dirección con respecto a la estrella, se podían medir los giros del espacio-tiempo.
En la práctica, el experimento es tremendamente difícil.
Los cuatro giroscopios en GP-B son las esferas más perfectas jamás hechas por humanos. Estas bolas del tamaño de ping pong de cuarzo fundido y silicona tienen 1.5 pulgadas de ancho y nunca varían de una esfera perfecta en más de 40 capas atómicas. Si los giroscopios no fueran tan esféricos, sus ejes giratorios se tambalearían incluso sin los efectos de la relatividad.
Según los cálculos, el espacio-tiempo retorcido alrededor de la Tierra debería hacer que los ejes de los giroscopios se desplacen solo 0.041 segundos de arco durante un año. Un segundo de arco es 1/3600 de grado. Para medir este ángulo razonablemente bien, GP-B necesitaba una precisión fantástica de 0.0005 segundos de arco. Es como medir el grosor de una hoja de papel sostenida de borde a 100 millas de distancia.
Los investigadores de GP-B inventaron nuevas tecnologías para hacer esto posible. Desarrollaron un satélite "libre de arrastre" que podría rozar las capas externas de la atmósfera de la Tierra sin molestar a los giroscopios. Descubrieron cómo mantener el campo magnético penetrante de la Tierra fuera de la nave espacial. Y elaboraron un dispositivo para medir el giro de un giroscopio, sin tocar el giroscopio.
Llevar a cabo el experimento fue un desafío excepcional. Había mucho tiempo y dinero en juego, pero los científicos de GP-B parecen haberlo hecho.
"No hubo grandes sorpresas" en el desempeño del experimento, dice el profesor de física Francis Everitt, investigador principal de GP-B en la Universidad de Stanford. Ahora que la toma de datos está completa, dice que el estado de ánimo entre los científicos de GP-B es "mucho entusiasmo, y una comprensión también de que tenemos mucho trabajo duro por delante".
Se está realizando un análisis cuidadoso y exhaustivo de los datos. Los científicos lo harán en tres etapas, explica Everitt. Primero, verán los datos de cada día del experimento de un año, buscando irregularidades. A continuación, dividirán los datos en fragmentos de aproximadamente un mes y finalmente verán todo el año. Al hacerlo de esta manera, los científicos deberían poder encontrar cualquier problema que un análisis más simple pueda pasar por alto.
Finalmente, los científicos de todo el mundo examinarán los datos. Everitt dice: "queremos que nuestros críticos más severos seamos nosotros".
Las apuestas son altas. Si detectan el vórtice, exactamente como se esperaba, simplemente significa que Einstein tenía razón, nuevamente. Pero, ¿y si no lo hacen? Puede haber una falla en la teoría de Einstein, una pequeña discrepancia que anuncia una revolución en la física.
Primero, sin embargo, hay muchos datos para analizar. Manténganse al tanto.
Fuente original: Comunicado de prensa de la NASA
