JUAN MANUEL RIVERA JUÁREZ Y ELVA CABRERA MURUATO*
JUAN MANUEL RIVERA JUÁREZ Y ELVA CABRERA MURUATO*

En los últimos tres años el tema de las ondas gravitacionales se ha puesto de moda gracias a que, finalmente, fueron detectadas en 2015 y causa del Premio Nobel de Física del año pasado. El premio fue entregado a Rainer Weiss, Barry C. Barish y Kip S. Thorne.

Una de las predicciones de la Teoría de la Relatividad General de Einstein es que la gravedad no se propaga de manera instantánea, como lo predecía la Teoría de la Gravedad de Newton. En la teoría de Einstein la propagación de la gravedad es finita y resulta que lo hace a la velocidad de la luz.

De acuerdo con Einstein, si la gravedad se propaga a velocidad finita y se produce algún cambio en la gravedad (por ejemplo, que desaparezca el Sol), esa perturbación se va a propagar a la velocidad de la luz y se va a propagar como una onda, como una onda gravitacional.

Del planteamiento anterior se podría concluir erróneamente que hablar de ondas gravitacionales es algo muy fácil. De hecho, antes que Einstein, en 1905, al revisar la Teoría de la Relatividad General, se comentó que si la gravedad se propaga a la velocidad de la luz lo más seguro es que había ondas gravitacionales, una idea muy natural. Muy diferente resulta demostrar matemáticamente las ondas gravitacionales con base en una teoría formal como la Relatividad General. Einstein trabajó varios años en ello y en 1916 aparecieron sus primeras publicaciones al respecto.

La Teoría de la Relatividad General es muy complicada, no sólo en la parte de las matemáticas (son matemáticas que en esa época los físicos no entendían), sino además está mezclada la física con las coordenadas. La elección de coordenadas (lo que en la física de Newton es trivial) en relatividad general no es nada fácil. Como el espacio se deforma, hay que distinguir entre las deformaciones reales y las de las coordenadas que no le hacen nada al espacio, lo que no resulta trivial y es muy difícil en muchos de los casos distinguir entre una u otro cosa. Debido a esto, durante décadas los físicos debatieron sobre si las ondas gravitacionales eran un fenómeno físico real o simplemente una manifestación de algo que había pasado con las coordenadas, que era una manifestación de la elección de las coordenadas y no tenía nada que ver con la física. El mismo Einstein, en 1939, llegó a dudar de las ondas gravitacionales.

El no reconocimiento de las ondas gravitacionales como un fenómeno físico continuó hasta los años 50 del siglo pasado. En esa década fue cuando la comunidad científica se convenció por una serie de argumentos que las ondas gravitacionales tenían que existir. Los investigadores demostraron básicamente que las ondas gravitacionales transportaban energía de un lugar a otro, y si algo lleva energía no puede ser imaginario.

Entre otros, Feynman fue uno de los que demostró que las ondas gravitacionales debían llevar energía. En ese momento se acabó la discusión y todo mundo pensó que seguramente existían las ondas gravitacionales. Pero una cosa es convencerse teóricamente de que existen y otra muy distinta es detectarlas.

Detectar ondas gravitacionales producidas por fenómenos naturales le tomó a los físicos muchísimo tiempo. Para detectar ondas gravitacionales es necesario plantearnos varias preguntas: ¿cómo se producen las ondas gravitacionales? ¿Qué es lo que las puede producir? (Continúa el próximo jueves…)

 

jmrivera@fisica.uaz.edu.mx

http://fisica.uaz.edu.mx/~jmrivera


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