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El nacional
La sonda Gravity Probe B de la Agencia Espacial Estadounidense, NASA, produjo la sorprendente confirmación de algunas de las predicciones fundamentales de Albert Einstein.
Lanzado en 2004, el experimento se proponía probar dos teorías de Einstein sobre la naturaleza del espacio y el tiempo, y cómo la Tierra los distorsiona.
Las observaciones del satélite mostraron al enorme cuerpo de la Tierra torciendo de forma muy sutil el espacio y el tiempo, e incluso jalándolos hacia sí.
Los científicos fueron capaces de ver estos efectos mediante el estudio del comportamiento de cuatro esferas de cuarzo del tamaño de bolas de ping pong perfectamente diseñadas, que se transportaron dentro de la sonda.
Los resultados fueron publicados en la revista en internet Physical Review Letters.
Esta investigación es importante no solo porque pone en evidencia una vez más la genialidad del gran científico nacido en Alemania, sino también porque proporciona herramientas más refinadas para comprender la física que mueve el cosmos.
Misión 1959
En un plano más humano, los resultados presentan la culminación de una odisea extraordinaria para los principales creadores de la misión, algunos de los cuales han dedicado más de cinco décadas a estos resultados.
La idea de la misión fue propuesta por primera vez en 1959, pero el proyecto tuvo que esperar hasta que las tecnologías necesarias para llevarlo a cabo fueran inventadas.
Entre ellos Francis Everitt, investigador principal de la misión de la Universidad de Stanford, quien se encontraba allí en el comienzo de la idea de la sonda Gravity Probe B (GP-B) a finales de la década de 1950.
"Hemos completado este experimento sin precedentes, comprobando el universo de Einstein, y Einstein sobrevive", anunció el investigador.
GP-B no fue lanzada hasta el año 2004, y desde entonces el equipo de la misión evalúa los datos y para estar seguros de sus observaciones.
Algunas de la dificultad del grupo han sido demostrar que algunas mediciones increíblemente pequeñas eran reales y que no estaban sesgadas por fallas introducidas en el montaje experimental. Durante un tiempo, parecía que el experimento no tendría éxito.
En el espacio
La sonda Gravity Probe B fue puesta en el espacio para confirmar dos importantes consecuencias derivadas de la Teoría General de la Relatividad de Einstein, su descripción de la gravedad.
En 1916, Einstein propuso que el espacio y el tiempo forman una estructura que podría curvarse ante la presencia de un cuerpo como los planetas o estrellas.
Conocido como el efecto geodésico, se trata de la cantidad por la cual la masa de la Tierra deforma su dimensión espacio-tiempo.
El otro, que los físicos denominan torsión por arrastre o efecto de alabeo, es el fenómeno por el cual la Tierra gira consigo el espacio-tiempo a su alrededor a medida que gira.
GP-B trató de observar estos dos efectos al medir pequeñas desviaciones en el eje de los cuatro giroscopios en relación con la posición de una estrella llamada IM Pegasi (HR 8703).
Para asegurar la precisión, las esferas tenían que ser enfriadas hasta cerca de "cero absoluto" (-273C) y fueron llevadas dentro de un termo gigante que contenía helio súper fluido. Ésta y otras medidas aislaron las esferas de las perturbaciones externas.
Si Einstein se hubiera equivocado en sus ideas, los giroscopios habrían girado sin obstáculos por las fuerzas externas (presión, calor, campo magnético, la gravedad y las cargas eléctricas).
Pero dado que el físico nos enseño que el espacio y el tiempo se deforman ante la presencia de la Tierra, esa desviación debería poderse medir, aunque con gran dificultad.
En el transcurso de un año, el esperado giro de los ejes de las bolas por el efecto geodésico fue calculado y resultó estar en la escala de unos pocos miles de milisegundos de arco. El efecto de alabeo se prevé que sea aún menor.
"Un milisegundo de arco es el ancho de un cabello humano visto a una distancia de 16 km. Realmente es un ángulo bastante pequeño, y esta es la precisión que la sonda Gravity Probe B tuvo que lograr", explicó el profesor Everitt.
"Para el efecto geodésico, el efecto de la relatividad según Einstein es de 6,606.1 de estos milisegundos de arco, y el resultado de la medida fue un poco más de un cuarto de uno por ciento de eso. La torsión por arrastre que medimos fue de un poco más de 20 % ".
Legado
"GP-B, a la vez que era conceptualmente simple, es tecnológicamente un experimento muy complejo", dijo Rex Geveden, el ex director del programa de la GP-B y ahora el presidente de Teledyne Brown Engineering, en Huntsville, Alabama.
"La idea surgió de tres a cuatro décadas antes de que la tecnología estuviera disponible para probarlo. Trece nuevas tecnologías se crearon para la GP-B. Las bolas de cuarzo se pensaba que eran los objetos más redondos jamás fabricados. La variación diametral en las esferas está cerca de dos décimas partes de una millonésima de pulgada".
Estas innovaciones para la Sonda Gravity Probe B se han convertido directamente en mejoras en el Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Y una misión de la NASA llamada Cobe, que fotografió el Universo a menos de un millón de años después del Big Bang, debe su éxito a la tecnología desarrollada en la Sonda Gravity Probe B.
Unos 100 estudiantes lograron su doctorado trabajando en algún aspecto de la misión durante los muchos años que se tardó en desarrollar, construir y luego volar la sonda.
"La procesión de un giroscopio en un campo gravitacional de un cuerpo en rotación nunca ha antes había sido medida. Si bien el resultado en este caso es compatible con Einstein, no tenía por qué serlo", comentó el profesor Clifford Will de la Universidad de Washington, St. Louis.
"Los físicos no dejarán nunca de probar sus teorías básicas, ya sea con el fin de confirmar para bien o para revelar una nueva física más allá de las teorías estándar".
"En algunos casos, el único lugar para hacer esto, para llevar a cabo tales experimentos, es en el espacio. Este fue el caso de la GP-B".
