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por Dr. Tony Phillips
4 Mayo 2011
del Sitio Web
ScienceNASA
traducci�n de
Adela Kaufmann
Versi�n
original
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Einstein ten�a raz�n otra vez.
Existe un v�rtice espacio-tiempo alrededor de la Tierra, y su forma
se adapta exactamente a las predicciones de la teor�a de Einstein de
la gravedad.
Los investigadores han confirmado estos puntos en una conferencia de
prensa hoy en la sede de la NASA en el que anunci� los resultados de
la tan esperada de la
Sonda Gravity Probe B (GP-B).
"El espacio-tiempo alrededor de la Tierra parece estar distorsionado,
tal como lo predice la relatividad general", dice el f�sico Francis Everitt de la Universidad de Stanford, investigador principal de la
misi�n de la sonda Gravity Probe B.
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Concepto art�stico de la GP-B
midiendo la curvatura del espacio-tiempo alrededor de la Tierra.
[m�s]
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"Este es un resultado de la �pica", a�ade
Clifford Will de la
Universidad de Washington en St. Louis.
Un experto en las teor�as de Einstein, Will, preside un panel
independiente del Consejo Nacional de Investigaci�n creado por la
NASA en 1998 para supervisar y examinar los resultados de la Sonda
Gravity Probe B.
"Un d�a", predice, "esto estar� escrito en los libros de texto como
uno de los experimentos cl�sicos en la historia de la f�sica."
Tiempo y espacio, de acuerdo con las teor�as de Einstein de la
relatividad, est�n entrelazados, formando un tejido de cuatro
dimensiones denominada "espacio-tiempo."
La masa de la Tierra ahueca este tejido, al igual que una persona
pesada sentada en el centro de un trampol�n el�stico. La gravedad,
dice Einstein, es simplemente el movimiento de objetos siguiendo las
l�neas curvadas de esa depresi�n.
Si la Tierra estuviera estacionaria, eso ser�a el final de la
historia. Pero la Tierra no es estacionaria. Nuestro planeta gira, y
el giro deber�a torcer ligeramente el hoyuelo, estir�ndolo hacia un
remolino de cuatro dimensiones. Esto es a lo que GP-B fue al espacio
en 2004, para comprobarlo.
La idea detr�s del experimento es simple:
Ponga un
giroscopio giratorio en �rbita alrededor de la Tierra, con
el eje de giro apuntando hacia alguna estrella distante como punto
fijo de referencia. Libre de fuerzas externas, el eje del giroscopio
deber�a seguir apuntando a la estrella - eternamente.
Pero si el espacio est� curvado, la direcci�n del eje del giroscopio
deber�a variar con el paso del tiempo. Observando este cambio en la
direcci�n en relaci�n con la estrella, los giros del espacio-tiempo
pueden ser medidos.
En la pr�ctica, el experimento es tremendamente dif�cil.
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Uno de los giroscopios super-esf�ricos del Gravity Probe B.
[m�s]
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Los cuatro giroscopios de la GP-B son las esferas m�s perfectas
jam�s hechas por el hombre.
Estas pelotas del tama�o de pelotas de ping pong de cuarzo fundido y
silic�n son de 1.5 pulgadas de di�metro y nunca var�an de una esfera
perfecta por m�s de 40 capas at�micas. Si los giroscopios no fuesen
tan esf�ricos, sus ejes de giro se tambalear�an a�n sin los efectos
de la relatividad.
Seg�n los c�lculos, el espacio-tiempo retorcido alrededor de la
Tierra deber�a ocasionar que el eje de los giroscopios se moviera
simplemente 0.041 arco-segundos en un a�o. Un arco-segundo es
1/3600avo de un grado. Para medir este �ngulo razonablemente bien,
GP-B necesit� de una fant�stica precisi�n de 0.0005 arco-segundos.
Es como medir el espesor de una hoja de papel puesta de canto a 100
kil�metros de distancia.
"Los investigadores de la GP-B han tenido que inventar un conjunto
de las nuevas tecnolog�as para hacer esto posible", comenta Will.
Ellos desarrollaron un sat�lite "libre de arrastre" que podr�a
barrerse por las capas exteriores de la atm�sfera de la Tierra sin
alterar los giroscopios.
Ellos descubrieron la manera de evitar que el campo magn�tico de la
Tierra penetre en la nave espacial. Y crearon un dispositivo para
medir el giro de un giroscopio - sin tocar el giroscopio. M�s
informaci�n acerca de estas tecnolog�as pueden ser encontrados en la
historia de Science@NASA "Una Bolsa Cercana a la Perfecci�n - A
Pocket of Near-Perfection."
Realizar el experimento fue un reto excepcional.
Pero despu�s de un a�o de toma de datos y casi cinco a�os de
an�lisis, los cient�ficos de la GP-B parecen haberlo logrado.
"Medimos una precesi�n geod�sica de 6.600 m�s o menos 0,017
arco-segundos y un efecto de arrastre de marco de 0.039 m�s o menos
0,007 arco-segundos", dice Everitt.
Para los lectores que no son expertos en la relatividad: la
precesi�n geod�sica es la cantidad de oscilaci�n causada por la masa
est�tica de la Tierra (el hoyuelo en el espacio-tiempo) y el efecto
de arrastre del marco es la cantidad de oscilaci�n causada por la
rotaci�n de la Tierra ( el giro en el espacio-tiempo).
Ambos valores est�n en preciso acuerdo con las predicciones de
Einstein.
"En la opini�n de la comisi�n que yo presido, este esfuerzo fue
verdaderamente heroico. Nos quedamos alucinados", dice Will.
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Concepto art�stico del espacio-tiempo retorcido alrededor de un
agujero negro.
Cr�dito: Joe Bergeron, de la revista Sky & Telescope.
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Los
resultados de la Sonda Gravity Probe B dan los f�sicos la confianza
renovada de que las predicciones extra�as de la teor�a de Einstein
est� en lo correcto, y que estas predicciones se pueden aplicar en
otros lugares.
El tipo de v�rtice espacio-tiempo que existe alrededor de la Tierra
est� duplicado y ampliado en otro lugar en el cosmos - alrededor de
las estrellas masivas de neutrones,
agujeros negros, y n�cleos
gal�cticos activos.
"Si usted tratase de hacer girar un giroscopio en un espacio-tiempo
severamente retorcido alrededor de un agujero negro", dice Will, "no
s�lo precesionar�a ligeramente por una fracci�n de un grado.
Bambolear�a alocadamente y posiblemente, incluso dar�a un vuelco."
En sistemas binarios de agujeros negros - es decir, en donde un
agujero negro orbita alrededor de otro agujero negro - los agujeros
negros mismos est�n girando y por lo tanto se comportan como
giroscopios.
�Imagine un sistema de agujeros negros orbitando, girando,
tambale�ndose, volcando! Ese es el tipo de cosas que predice la
relatividad general, y lo que GP-B nos dice que realmente puede ser
verdad.
El legado cient�fico de la GP-B no est� limitado a la relatividad
general.
El proyecto tambi�n toc� las vidas de cientos de j�venes cient�ficos:
"Debido a que ten�a su base en una universidad, muchos estudiantes
tuvieron la oportunidad de trabajar en el proyecto", dice Everitt.
"A m�s de 86 estudiantes con tesis de doctorado en Stanford, e en 14
otras Universidades m�s se les concedi� trabajar en la GP-B. Varios
cientos de estudiantes universitarios y 55 estudiantes de secundaria
tambi�n participaron, incluyendo la astronauta Sally Ride y
finalmente el laureado con el premio Nobel, Eric Cornell."
La financiaci�n de la NASA para la Sonda Gravity Probe B comenz� en
el oto�o de 1963.
Eso significa que Francis Everitt y algunos colegas han estado planeando,
promocionando, construyendo, operando y analizando datos de la
experiencia de m�s de 47 a�os - en verdad, un esfuerzo �pico.
�Qu� ser� lo pr�ximo?
Everitt recuerda algunos consejos que le dio su director de tesis y
laureado con el Premio Nobel Patrick M.S. Blackett:
"Si usted no puede pensar en lo que la f�sica har� pr�ximamente,
invente una nueva tecnolog�a, y esto dar� lugar a una nueva f�sica."
"Bueno", dice Everitt, "inventamos 13 nuevas tecnolog�as para la
Sonda Gravity Probe B. �Qui�n sabe d�nde nos llevar�?"
Esta epopeya podr�a justo estar comenzando, despu�s de todo...
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