XXIII. LOS NUEVOS EXPERIMENTOS

LA B�SQUEDA de las ondas gravitacionales ha continuado desde que Weber la inici�, all� por 1968. De 1975 a la fecha, al menos una docena de antenas gravitacionales se han construido en diversas partes del mundo. Todas ellas representan mejoras sobre el aparato original que se instal� en Maryland y Argonne y, todas ellas, operan a la temperatura ambiente. Por esto �ltimo se les conoce como antenas de la primera generaci�n, a diferencia de aquellas de la segunda generaci�n, que operan a muy bajas temperaturas, como la temperatura del helio l�quido. Las antenas gravitacionales se han montado en Estados Unidos, Inglaterra, Jap�n, la U.R.S.S. y en Roma, esta �ltima como resultado de un esfuerzo germano-italiano. Es interesante notar que de los seis aparatos montados en los Estados Unidos, cinco lo han sido en la IBM y en los Laboratorios Bell, grandes laboratorios industriales. He aqu� una bella muestra de c�mo la ciencia m�s b�sica interesa a las industrias de avanzada que no ignoran los beneficios tecnol�gicos que obtendr�n de las investigaciones de frontera. �Qu� gran contraste con la miop�a de los consejos de investigaci�n burocratizados del Tercer Mundo!

Buscar ondas gravitacionales implica siempre una paciencia enorme. En uno de los �ltimos informes de los Laboratorios Bell, publicado en el Physical Review en 1982, Brown y sus colaboradores rese�an los resultados que obtuvieron luego de observar durante �440 d�as! con un detector de aluminio de casi cuatro toneladas de peso. Respecto al aparato original de Weber, mejoraron el aislamiento, la raz�n de ruido a se�al, y se ha observado en tiempo real, usando los nuevos sistemas de microcomputadoras. En esos largos catorce meses, los f�sicos estadounidenses vieron tan s�lo un gran evento, que no fue observado por la antena, mucho m�s sensible, de la Universidad de Stanford. Sin embargo, su experimento sirvi� para imponer el l�mite m�s bajo, con antenas de la primera generaci�n, de 5 x 10^-3 eventos por d�a, para la llegada de ondas gravitacionales. Un ritmo tan lento es de esperarse, pues las teor�as actuales predicen que pulsos intensos y de cierta duraci�n se producir�an al explotar una supernova en nuestra galaxia, la V�a L�ctea. Y sabemos, al extrapolar lo que se sabe de ellas, que en nuestra galaxia explota una supernova en un lapso que fluct�a entre 10 y 30 a�os.

En las antenas de la segunda generaci�n, aquellas enfriadas por helio l�quido, se busca reducir el ruido t�rmico y as� aumentar la sensitividad del aparato. Para aumentar esta �ltima, se requieren cuatro propiedades de la antena, no siempre compatibles. Se debe, en primer lugar, tener una antena masiva, mientras m�s pesada mejor; se requiere, tambi�n, un alto factor de calidad Q, es decir, que el n�mero de oscilaciones de la antena sea muy grande antes de que su energ�a decaiga; la tercera caracter�stica de una buena antena gravitacional es que est� fuertemente acoplada a los aparatos de registro electr�nico y finalmente, que su temperatura sea baja. Diversos grupos de investigaci�n han construido antenas con distintos materiales, siempre buscando las mejores caracter�sticas. As�, en Stanford y en Roma se ha utilizado aluminio para construir el gran cilindro; se pueden tener masas de hasta 6 toneladas, pero el factor Q es modesto. En Mosc� se ha empleado un cilindro de zafiro que, aunque ligero, tiene una Q muy alta. Otros grupos usan niobio, que puede ser flotado por medio de la superconductividad y, otros m�s, ensayan con aleaciones de aluminio que reci�n han descubierto los japoneses. Todos los grupos buscan, por otro lado, mejorar sus dise�os electr�nicos y lograr unos transductores m�s sensibles.

No s�lo con antenas mejoradas tipo Weber se trata de hallar a las ondas gravitacionales. Se han dise�ado muchos otros experimentos para detectarlas, entre ellos sobresalen dos: el corrimiento Doppler producido en ondas de radar que rebotan de una nave espacial y los interfer�metros l�ser. El primero de estos m�todos parecer�a sacado de la ciencia ficci�n. Una onda gravitacional produce liger�simos movimientos relativos entre la Tierra y la lejana nave espacial interplanetaria. Ello produce fluctuaciones del radar en el corrimiento Doppler por un mecanismo semejante al descrito en el Cap�tulo XIX. Para estar seguros de que el corrimiento en la frecuencia del radar se debe a efectos gravitacionales, hay que descartar los cambios en el �ndice de refracci�n del plasma interplanetario y en la troposfera de la Tierra, as� como fluctuaciones en la frecuencia del reloj que manda los pulsos de radar. Tambi�n la presi�n sobre la nave que causan el viento solar y la radiaci�n electromagn�tica, as� como los escapes de gas, producen peque�os efectos que alteran la posici�n del veh�culo espacial. Todas estas fluctuaciones se pueden estimar y el experimento podr�a detectar el paso de una onda que afecte la geometr�a del espaciotiempo. En febrero de 1983 se puso en camino la Misi�n Solar-Polar Americana, que lleg� a J�piter catorce meses despu�s y sobre el polo del Sol en noviembre de 1986. Con esta misi�n, tal vez ser� capaz el hombre de detectar finalmente las elusivas ondas einstenianas.

En la t�cnica de interferometría l�ser, se colocan tres masas de prueba en la esquina de un tri�ngulo rect�ngulo. Las masas se cuelgan como p�ndulos que, para frecuencias muy altas comparadas con la frecuencia natural del p�ndulo, oscilan libremente en la direcci�n horizontal. Si una onda gravitacional cruzara este arreglo experimental, juntar�a dos de las masas a lo largo de un cateto del tri�ngulo, pero separar�a las dos alojadas en el otro cateto. Rebotando luz l�ser una y otra vez en las masas pendulares se pueden medir los efectos de la onda gravitacional. Si el ruido que causan las fluctuaciones en la frecuencia del l�ser, las vibraciones s�smicas, el ruido t�rmico en los soportes pendulares, los cambios azarosos en el �ndice de refracci�n del gas residual que queda en el interfer�metro y algunas otras fuentes de error pueden tomarse en cuenta, se alcanzar�a la alta sensibilidad requerida. En ello trabajan muchos f�sicos que han logrado ya operar un aparato como el descrito. Éste, aunque muy complejo, no ha alcanzado la fineza deseada todav�a.