XXIII. LOS NUEVOS EXPERIMENTOS

LA BÚSQUEDA de las ondas gravitacionales ha continuado desde que Weber la inició, allá 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 instaló en Maryland y Argonne y, todas ellas, operan a la temperatura ambiente. Por esto último se les conoce como antenas de la primera generación, a diferencia de aquellas de la segunda generación, que operan a muy bajas temperaturas, como la temperatura del helio líquido. Las antenas gravitacionales se han montado en Estados Unidos, Inglaterra, Japón, la U.R.S.S. y en Roma, esta última 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 aquí una bella muestra de cómo la ciencia más básica interesa a las industrias de avanzada que no ignoran los beneficios tecnológicos que obtendrán de las investigaciones de frontera. ñQué gran contraste con la miopía de los consejos de investigación burocratizados del Tercer Mundo!

Buscar ondas gravitacionales implica siempre una paciencia enorme. En uno de los últimos informes de los Laboratorios Bell, publicado en el Physical Review en 1982, Brown y sus colaboradores reseñan los resultados que obtuvieron luego de observar durante ñ440 días! con un detector de aluminio de casi cuatro toneladas de peso. Respecto al aparato original de Weber, mejoraron el aislamiento, la razón de ruido a señal, y se ha observado en tiempo real, usando los nuevos sistemas de microcomputadoras. En esos largos catorce meses, los físicos estadounidenses vieron tan sólo un gran evento, que no fue observado por la antena, mucho más sensible, de la Universidad de Stanford. Sin embargo, su experimento sirvió para imponer el límite más bajo, con antenas de la primera generación, de 5 x 10^-3 eventos por día, para la llegada de ondas gravitacionales. Un ritmo tan lento es de esperarse, pues las teorías actuales predicen que pulsos intensos y de cierta duración se producirían al explotar una supernova en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Y sabemos, al extrapolar lo que se sabe de ellas, que en nuestra galaxia explota una supernova en un lapso que fluctúa entre 10 y 30 años.

En las antenas de la segunda generación, aquellas enfriadas por helio líquido, se busca reducir el ruido térmico y así aumentar la sensitividad del aparato. Para aumentar esta última, se requieren cuatro propiedades de la antena, no siempre compatibles. Se debe, en primer lugar, tener una antena masiva, mientras más pesada mejor; se requiere, también, un alto factor de calidad Q, es decir, que el número de oscilaciones de la antena sea muy grande antes de que su energía decaiga; la tercera característica de una buena antena gravitacional es que esté fuertemente acoplada a los aparatos de registro electrónico y finalmente, que su temperatura sea baja. Diversos grupos de investigación han construido antenas con distintos materiales, siempre buscando las mejores características. Así, 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 Moscú 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 más, ensayan con aleaciones de aluminio que recién han descubierto los japoneses. Todos los grupos buscan, por otro lado, mejorar sus diseños electrónicos y lograr unos transductores más sensibles.

No sólo con antenas mejoradas tipo Weber se trata de hallar a las ondas gravitacionales. Se han diseñado 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 interferómetros láser. El primero de estos métodos parecería sacado de la ciencia ficción. Una onda gravitacional produce ligerísimos 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 Capítulo 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 índice de refracción del plasma interplanetario y en la troposfera de la Tierra, así como fluctuaciones en la frecuencia del reloj que manda los pulsos de radar. También la presión sobre la nave que causan el viento solar y la radiación electromagnética, así como los escapes de gas, producen pequeños efectos que alteran la posición del vehículo espacial. Todas estas fluctuaciones se pueden estimar y el experimento podría detectar el paso de una onda que afecte la geometría del espaciotiempo. En febrero de 1983 se puso en camino la Misión Solar-Polar Americana, que llegó a Júpiter catorce meses después y sobre el polo del Sol en noviembre de 1986. Con esta misión, tal vez será capaz el hombre de detectar finalmente las elusivas ondas einstenianas.

En la técnica de interferometría láser, se colocan tres masas de prueba en la esquina de un triángulo rectángulo. Las masas se cuelgan como péndulos que, para frecuencias muy altas comparadas con la frecuencia natural del péndulo, oscilan libremente en la dirección horizontal. Si una onda gravitacional cruzara este arreglo experimental, juntaría dos de las masas a lo largo de un cateto del triángulo, pero separaría las dos alojadas en el otro cateto. Rebotando luz láser 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 láser, las vibraciones sísmicas, el ruido térmico en los soportes pendulares, los cambios azarosos en el índice de refracción del gas residual que queda en el interferómetro y algunas otras fuentes de error pueden tomarse en cuenta, se alcanzaría la alta sensibilidad requerida. En ello trabajan muchos físicos que han logrado ya operar un aparato como el descrito. Éste, aunque muy complejo, no ha alcanzado la fineza deseada todavía.