Salimos buscando éter y encontramos ondas gravitacionales

El martes 3 de Octubre de 2017 fueron distinguidos 3 investigadores estadounidenses Rainer Weiss, Barry C. Barish y Kip S. Thorne con el premio Nobel de Física 2017.

Ondas gravitacionales producidas por la colisión de agujeros negros

Estos tres científicos, miembros de los observatorios Ligo-Virgo, fueron los responsables de la detección de ondas gravitacionales y finalmente la confirmación de la última predicción de Einstein en su teoría de la relatividad.

Mucho se habla de este importante descubrimiento, pues abre una rama de investigación totalmente nueva con aplicaciones inimaginables por ahora.

Todo esto suena muy bonito y bastante inteligente pero lo que muchos no saben es que este descubrimiento no hubiese sido posible sin la invención de un dispositivo que se hizo para comprobar que el Eter, la sustancia aristotélica que se creía que envolvía al universo, era real.

El éter

La palabra proviene del griego αἰθήρ aithēr, ‘cielo, firmamento’.

El padre de la filosofía, Aristóteles (384–322 a. C.), había imaginado al éter como la sustancia que respiraban los dioses. Esta sustancia abrazaba al universo y era el material del que se componía el llamado mundo supralunar, el mundo donde habitaban los dioses, en contraste con el mundo sublunar que estaba formado por los elementos que conocemos, aire, tierra, fuego y agua.

El éter era un elemento perfecto para Aristóteles, mas liviano, suficientemente elástico y sin viscosidad.

Estos conceptos de la física bastante fantasiosos se llamaron ‘Física aristotélica’ e inspiró mucho a la física de Isaac Newton (Física clásica) y la de otros como Neils Bohr (Física moderna).

El sonido, siendo una onda mecánica, necesita de un medio para desplazarse, el medio perfecto para ello es el aire.

En el siglo XIX, los físicos creían que las ondas electromagnéticas, así como lo hacían las ondas mecánicas, se propagaban por un medio.

Este medio, sabiendo que la velocidad de la luz es muy grande (aprox. 300.000 Km/s), debía ser lo suficientemente rígido para mantener a la Tierra orbitando, liviano y con una viscosidad muy baja para permitir a la luz viajar a esa velocidad pues para la época ya se conocía que la velocidad de la luz viajaba mas lento en medios viscosos como el agua.

El éter seguiría vivo incluso después de que en el siglo XIX James Clerk Maxwell develaría los oscuros secretos de las ondas electromágnéticas, y mas concretamente de la luz.

Es así como el éter entra en la teoría electromagnética de finales del siglo XIX.

El experimento de Michelson y Morley

Los físicos trabajaron muy duro para que el éter encajara teóricamente con las observaciones que se realizaban de la luz, solo faltaba comprobarlo experimentalmente como todo buen hecho científico.

Es ahí cuando entran los genios de las mediciones, Albert Abraham Michelson y Edward Morley quienes en 1887 realizan uno de los experimentos mas famosos y emblemáticos de la ciencia, el interferómetro de Michelson y Morley.

El interferómetro es un instrumento que permite medir distancias muy pequeñas.

Su funcionamiento se basa en la división de un haz de luz, a través de un espejo semi reflectante, en dos haces para que recorran caminos diferentes y luego converjan a nuevamente en un punto.

Este punto es capturado por una pantalla y de esta forma se obtiene lo que se denomina figura de interferencia que permitirá medir pequeñas variaciones en cada uno de los caminos seguidos por los haces.

Como se suponía que el “viento del éter” iba en una dirección y al colocar el interferómetro perpendicular al viento del éter, este provocaría que un haz de luz, al tomar el camino de regreso, se retrase con respecto al otro con lo que formaría un patrón de interferencia en la pantalla donde los haces converjan.

Vientod el éter con respecto a la Tierra
Dirección del viento del éter con respecto a la Tierra

Si esto te resulta un tanto complicado de imaginar, el siguiente gif te ilustrará apropiadamente.

Como era de esperarse, no se observó ningún patrón de interferencias.

No importaba en que época del año se hiciese el experimento ni cuanto se rotaba, este daba el mismo resultado siempre.

Aunque Michelson consideró el experimento como un fracaso durante toda su vida, este descubrimiento constituiría posteriormente la base experimental de la teoría de la relatividad especial de Einstein.

¿Qué tiene que ver esto con la detección de ondas gravitacionales?

¡Tiene todo que ver!

Los laboratorios que trabajaron en la detección de ondas gravitacionales tienen el mismo interferómetro con el que Michelson y Morley probaron que el éter no existe, de hecho el gif que se muestra arriba es de ellos, su “diferencia” radica en que la distancia a la que el láser tiene que viajar es de aproximadamente 4 Km.

Esta es la historia de como el experimento que se hizo para probar una idea totalmente erronea nos llevó a comprobar que sucesos caóticos y bestiales como la colisión de los agujeros negros existen y que en este choque se generan perturbaciones en el espacio. Y todo sin salir de la comodidad de nuestra querida Tierra.

Esto nos dice una vez mas que la ciencia tiene caminos torcidos y enreversados.

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