Einstein y sus nacionalidades

Einstein tuvo tres nacionalidades: alemana, suiza y estadounidense. Al final de su vida, un periodista le preguntó qué posibles repercusiones habían tenido sobre su fama estos cambios. El físico dio la siguiente respuesta:

-Si mis teorías hubieran resultado falsas, los estadounidenses dirían que yo era un físico suizo; los suizos, que era un científico alemán; y los alemanes que era un astrónomo judío.

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¿Qué es la energía oscura?

La energía oscura es uno de los más grandes misterios que existen, una de las cosas más extrañas del universo. No más de un par de años atrás, el WMAP de laNASA realizó uno de los hallazgos más interesantes sobre el cosmos al lograr calcular la edad misma del universo y trazar la curvatura del espacio. Tras varias investigaciones, se supo que apenas el 4,6 % del universo está compuesto por átomos, mientras que un 23,3% es materia oscura y otro 72,1% es energía oscura.

Ahora bien, ¿qué es la energía oscura en realidad? Acompáñame para conocer qué respuestas tienen los científicos.

Investigaciones sobre la energía oscura

Durante la década de los 90 se logró entender varias cosas sobre el universo que a muchos les voló la cabeza: el universo se expande todo el tiempo, podría tener la energía suficiente como para detener su expansión y volver a colapsar y también podría tener tan poca densidad de energía como para nunca dejar de expandirse, pero la gravedad enlentece la expansión con el paso del tiempo. Aunque ese enlentecimiento nunca pudo observarse, en teoría debería suceder así, el universo debe reducir su velocidad. Toda la materia que se encuentra en el universo es atrapada y mantenida en conjunto por la gravedad, que la atrae y la mantiene unida.

Pero en el año 1998, gracias al Telescopio Espacial Hubble, se pudo observar supernovas ubicadas de forma sumamente distante que demostraron que en realidad, el universo se había estado expandiendo con mucha más lentitud que hoy. Por lo cual, en lugar de haber estado ralentizando su expansión a consecuencia de la gravedad, el universo se ha estado expandiendo cada vez con mayor velocidad y aunque nadie supo cómo explicarlo, no era una cuestión que tuviera tanto que ver con la fuerza de gravedad.

Las teorías comenzaron a surgir y hubieron 3 que prevalecieron, pero una que se había desechado hacía mucho tiempo, perteneciente a las teorías sobre la gravedad de Einstein, que mencionaba una constante cosmológica, fue fundamental. Básicamente, mencionaba que en el universo había una especie de energía, fluido o líquido que llenaba el espacio.

Se intentó profundizar la teoría de distintas maneras, pero los científicos no encontraron buenas explicaciones y se determinó que eso que produce la aceleración cósmica se llamaría energía oscura.

La energía oscura: misterio de misterios

¿Qué sabemos o que creemos saber hoy sobre la energía oscura? Qué es una enorme cantidad de misteriosa energía que realmente existe, que ocupa 3/4 del universo y que opera en él, pero que no sabemos muy bien cómo ni en qué consiste.

Observando los efectos que provoca en el universo se han formulado algunas hipótesis y se sabe que afecta directamente la expansión del universo. Una explicación menciona que la energía oscura es una propiedad del espacio y Albert Einstein tuvo mucho que ver en ella, pues él fue el primero en notar que el espacio vacío, no es un espacio vacío en sí.

Él descubrió que es  posible que haya más espacio para el devenir de la existencia y que el vacío, el “espacio vacío” del universo, tiene su propia energía. 

Al ser este espacio una propiedad misma del universo, ésta no desaparece a medida que el universo se expande. Mientras más espacio se genera para la existencia, más de esta peculiar energía aparece y como consecuencia, el universo comienza a expandirse cada vez más e incluso, cada vez más rápido.

Sé que no es muy fácil entender toda esta cuestión, pero descuida, pues nadie entiende realmente por qué esta constante cosmológica está allí y mucho menos por qué tendrá el valor justo como para hacer que la aceleración del universo que se observa, sea esa.

También existen otras tantas explicaciones sobre la cuestión, una proviene de la teoría cuántica de la materia, en la cual se menciona que ese espacio vacío en realidad está lleno de partículas temporales, que se forman y se desintegran constantemente, aunque esta teoría tampoco pudo comprobarse desde la física ni la matemática.

Sin lugar a dudas, aún queda muchísimo por conocer al respecto, ¿no? ¿Conoces alguna de las otras teorías sobre la energía oscura? ¿Qué más sabes sobre este tema? 

ojocientifico

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Einstein se digitaliza

La Universidad Hebrea de Jerusalén lanza un avanzado archivo en Internet con todos sus documentos personales y obras científicas

Albert Einstein

En un afán de "universalizar" el legado que dejó en sus manos Albert Einstein, la Universidad Hebrea de Jerusalén anunció este lunes el lanzamiento de un avanzado archivo en Internet con todos sus documentos personales y obras científicas.

El archivo digital muestra a "un genio (en su faceta más) humana", según el presidente de la Universidad Hebrea, Menajem Ben Sasson, quien destacó que este proyecto trata de "universalizar el conocimiento".

"Expone su trabajo, su escritura y las correcciones que hacía a mano", explicó, en rueda de prensa, sobre las alrededor de 7.000 páginas que ya han sido subidas a la red y están clasificadas por materias: relaciones con la Universidad Hebrea, trabajo científico, vida personal, vida pública y el pueblo judío.

El objetivo es colgar en la red toda la obra, documentos personales y correspondencia de un hombre que revolucionó la ciencia del siglo XX con teorías, como la de la relatividad, que siguen en pie hasta el día de hoy.

"Hoy lanzamos un proyecto que nos permite exponer al público los tesoros del conocimiento. Einstein dejó el archivo para darlo a conocer al mundo y lo hacemos de la mejor manera posible: en la red", subrayó Ben Sason.

Cartas 

Entre los papeles del científico, una carta de los años cuarenta al palestino Azmi El-Nashashibi, editor del periódico El Falastin, en la que propone una original solución al conflicto entre árabes y judíos.

En una de sus cartas propone una original solución al conflicto entre árabes y judíos

También está una carta a la comunidad judía de Berlín en la que explica las diferencias entre la "religión judía" y el "nacionalismo judío", un discurso sobre recaudación de donaciones para el movimiento sionista, y sus relaciones con la Universidad Hebrea, que él ayudó a fundar entre 1918 y 1925.

El físico Hanoch Gutfreund, presidente del Comité Académico de los Archivos de Albert Einstein, explicó que la relación del científico con la Universidad fue "muy profunda". De hecho, con sólo teclear en el buscador el nombre de la institución jerosolimitana salen a la luz más de 5.000 referencias.

Una cifra parecida de páginas de las que son publicadas sobre su vida y correspondencia personal, con picantes cartas a sus amantes, faceta menos conocida del científico judeo-alemán. En este último caso se trata de una correspondencia publicada por primera vez en 2006, veinte años después de que falleciera la hija que su segunda esposa tenía de un anterior matrimonio.

80.000 páginas

Hasta finales de 2012 serán subidos al nuevo sitio de Internet unas 80.000 páginas, en una iniciativa en la que participan la editorial de la Universidad de Princeton, que publica en papel los trabajos del investigador fallecido en 1955, y el Einstein Papers Project (EPP) del Instituto Tecnológico de California, que los edita.

Ambas instituciones académicas estadounidenses, así como las asociaciones de amigos de la Universidad Hebrea y las distintas embajadas de Israel se han sumado al lanzamiento del nuevo sitio con actos públicos por todo el mundo para festejar la "democratización" de este legado, en palabras del filántropo británico Leonard Polonsky.

Para él, éste y otros proyectos de digitalización que apadrina -el otro más conocido es la obra de Isaac Newton-, lo que buscan es neutralizar esa capacidad de destrucción que ahora "es más grande, pero ya no existe la posibilidad (de destruir el saber). De eso va todo esto", sentenció.

Gutfreund matizó que a partir de hoy los internautas podrán visualizar, leer y analizar todos sus documentos, pero no descargarlos porque los derechos de la propiedad intelectual siguen perteneciendo a la Universidad.

La cesión y explotación de los derechos de imagen del laureado científico, premio Nobel de Física en 1921, han llegado a aportar a la universidad hasta un millón de dólares anuales.

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Einstein tenía razón

El astrónomo Rafael Bachiller nos descubre en esta serie los fenómenos más espectaculares del Cosmos. Temas de palpitante investigación, aventuras astronómicas y novedades científicas sobre el Universo analizadas en profundidad.


La sonda espacial de la NASA Gravity Probe B acaba de confirmar las distorsiones del espacio-tiempo predichas por la Teoría de la Relatividad General de Einstein. Culmina así una larga empresa que ha costado cinco décadas de trabajo y más de 750 millones de dólares. Entre tanto, este mismo fenómeno ha sido puesto de manifiesto por otros experimentos, lo que ha ocasionado un debate en la comunidad científica sobre la necesidad y conveniencia de Gravity Probe B.

El espacio-tiempo como chocolate fundido

La Teoría de la Relatividad General enunciada por Albert Einstein en 1916 sigue siendo la mejor descripción existente de la gravedad, posiblemente la fuerza física más determinante en la estructura y evolución del Universo.

Según el físico alemán, un cuerpo masivo curva el espacio-tiempo en su entorno, lo que ocasiona que los rayos de luz abandonen en su proximidad la trayectoria rectilínea para seguir trayectorias curvadas, es lo que se conoce como ‘efecto geodésico’.

Otra consecuencia de la Teoría de Einstein, predicha por los físicos austríacos Lense y Thirring en 1918, es que si ese cuerpo masivo se encuentra girando (como hace la Tierra), las líneas del espacio-tiempo se deforman aún más, torciéndose para acompañar al giro. Es lo que se conoce como 'arrastre del marco de referencia'.

La Teoría de la Relatividad General enunciada por Albert Einstein en 1916 sigue siendo la mejor descripción existente de la gravedad, posiblemente la fuerza física más determinante en la estructura y evolución del Universo.

Según el físico alemán, un cuerpo masivo curva el espacio-tiempo en su entorno, lo que ocasiona que los rayos de luz abandonen en su proximidad la trayectoria rectilínea para seguir trayectorias curvadas, es lo que se conoce como ‘efecto geodésico’.

Otra consecuencia de la Teoría de Einstein, predicha por los físicos austríacos Lense y Thirring en 1918, es que si ese cuerpo masivo se encuentra girando (como hace la Tierra), las líneas del espacio-tiempo se deforman aún más, torciéndose para acompañar al giro. Es lo que se conoce como 'arrastre del marco de referencia'.

Se trata de un fenómeno similar a la creación de un campo magnético por una carga en rotación, por ello también se denomina efecto gravitomagnético. Para hacernos una idea aproximada, podemos pensar en la Tierra sumergida en chocolate fundido. Según gira el planeta, el chocolate del entorno es arrastrado y tiende a también a girar en el mismo sentido que la Tierra.

Bolas de ping-pong ultraprecisas

Ya en 1920, Arthur Eddington sugirió utilizar giróscopos de alta precisión para detectar los efectos que el giro de la Tierra debía ocasionar sobre ellos, y probar así la Teoría de Einstein. La idea fue desarrollada a finales de los años 1950 y la NASA comenzó el diseño de los giróscopos más precisos de la historia. Del tamaño de una pelota de ping-pong, las esferas de dichos giróscopos fueron construidas en cuarzo y bañadas en niobio superconductor para lograr un comportamiento electromagnético óptimo. Tales giróscopos fueron embarcados en la nave Gravity Probe B que, tras múltiples estudios y peripecias, fue lanzada en el año 2004.

El satélite fue puesto en órbita polar a unos 650 kilómetros de altitud, y el eje de giro de los giróscopos (que en la nave espacial se encuentran en una situación equivalente a gravedad cero) fue orientado cuidadosamente en la dirección de la estrella IM Pegasi.

Si el espacio-tiempo no fuese curvo, el eje de giro de las bolas de cuarzo no debía variar en el tiempo. Pero lo que se ha observado es que, debido al efecto geodésico predicho por Einstein, el eje de giro varía (precesa) de 6.601,8 milisegundos de arco por año (con un margen de error del 0,3 por ciento).

Por otro lado, una variación adicional de 37,2 milisegundos de arco por año (con un margen de error del 19 por ciento) solo puede ser ocasionada por el arrastre del marco de referencia (Lense y Thirring predijeron un valor de 39). Estos resultados han sido publicados hace unos días en la revista especializada Physical Review Letters.

Un experimento 'relativamente' necesario

La sonda de la NASA confirma así dos predicciones fundamentales realizadas haci casi un siglo por la Teoría de la Relatividad de Einstein, lo que sin duda supone un nuevo éxito para el genial físico.

Sin embargo, no es esta la primera vez que la Teoría de Einstein ha sido sometida es este tipo de test; otros experimentos, realizados con anterioridad, habían logrado medir estos efectos aún con mayor precisión.

Por ejemplo, se realizaron otros tests similares a principios de los años 1970 mediante la medida precisa del movimiento de la Luna, ello se consiguió reflejando un láser en los espejos que fueron instalados en la superficie de nuestro satélite por las misiones Apolo. También el estudio de los púlsares binarios y el seguimiento mediante láser de los satélites LAGEOS permitió validar la misma Teoría de Einstein. Finalmente, la medida de los retrasos experimentados por una radioseñal emitida por la sonda Cassini consiguió medir el efecto geodésico con una precisión del 0,002 por ciento.

Así las cosas, no es de extrañar que la misión Gravity Probe B, plagada de graves dificultades técnicas, haya estado al borde de la cancelación en unas 7 ocasiones a lo largo de su desarrollo y haya sido el centro de un agrio debate en la comunidad científica.

El último examen de la misión realizado en 2008 pudo ser superado gracias a las aportaciones extraordinarias de capital privado, entre ellas la de la familia real de Arabia Saudí, que permitieron refinar el análisis de los datos. Se realizaron entonces modelos muy detallados de los efectos instrumentales que alteraban el giro de las esferas de manera indeseable, hasta conseguir una precisión aceptable en la identificación de los efectos relativistas.

Francis Everitt, el físico de la Universidad de Stanford que ha pilotado la misión durante estas cinco décadas, puede por fin respirar tranquilo tras alcanzar su objetivo de una manera que ha sido calificado como heroica. Sus datos encajan bien tanto con la teoría como con las medidas anteriores.

Sin embargo estos nuevos resultados pueden tener unas implicaciones tecnológicas superiores a las meramente científicas. La tecnología desarrollada podrá servir para optimizar la fabricación de relojes embarcados en naves espaciales. Es de esperar pues que los datos de Gravity Probe B sean de utilidad para mejorar la precisión de los sistemas de posicionamiento global mediante constelaciones de satélites.

También interesante

• Las esferas de Gravity Probe B entraron en el libro Guiness por ser las más perfectas fabricadas por el hombre. Las irregularidades en sus superficies no superan un espesor de 40 átomos. Si una de esas esferas tuviese el tamaño de la Tierra, sus valles y montañas no superarían, respectivamente, los 2 metros de profundidad y altura. Las esferas giraban a unas 10.000 revoluciones por minuto.
• El apantallamiento magnético de los giróscopos se lograba mediante su instalación en un recipiente Dewar de plomo de 1,25 centímetros de espesor enfriado, con Helio líquido, a unos 271 grados Celsius bajo cero. A tan bajas temperaturas, el plomo se hace superconductor y sirve así de pantalla magnética eficiente, manteniendo el campo magnético en las esferas por debajo de 3 microgauss. Al girar las esferas, el baño de niobio (también superconductor) crea un pequeño campo magnético alineado con el eje de giro (mediante el denominado ‘efecto London’). Unos sensores electrónicos (tipo SQUID) detectaban los cambios en el campo magnético registrando así la precesión del eje de giro.
• Aunque en gravedad próxima a cero, el Gravity Probe B no podía evitar el estar sometido a aceleraciones ocasionales. Tales aceleraciones eran compensadas inmediatamente mediante impulsos generados en el sistema de propulsión del satélite. De esta manera la gravedad a la que estaban sometidos los giróscopos nunca superaba una diez mil millonésima parte de la gravedad terrestre.

Rafael Bachiller : director del  Observatorio Astronómico Nacional (Instituto Geográfico Nacional) .

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