Einstein acertó de pleno sobre el Universo

La teoría de la relatividad del genial físico alemán es «increíblemente precisa», según una nueva investigación sobre la expansión del Cosmos.
Una nueva investigación que revisa la teoría de la expansión del Universo de Albert Einstein concluye que esta es "increíblemente precisa". El equipo de físicos y cosmólogos de la Universidad de Portsmouth (sur de Inglaterra) y del Instituto Max Planck de Astrofísica de Alemania han anunciado sus resultados en el encuentro nacional de astronomía que se celebra estos días en la Universidad de Manchester, en Inglaterra. Según los científicos, sus mediciones son las más ajustadas hechas jamás la aceleración del cosmos en sus comienzos.

Según los investigadores, la expansión del Universo podría explicarse mediante la teoría de Einstein y la constante cosmológica, una combinación que supone la respuesta "más sencilla" a este fenómeno. Además, los resultados pueden arrojar luz sobre el misterio de la energía oscura, de la que tan poco se conoce y que puede ser fundamental en este proceso.

En concreto, los investigadores se centraron en el período comprendido hace entre 5.000 y 6.000 millones de años, cuando el Universo era casi la mitad de antiguo que ahora, y llevaron a cabo mediciones con una precisión "extraordinaria". La teoría de la relatividad de Einstein, por la que éste recibió el Premio Nobel de Física en 1921, predice la velocidad por la que galaxias muy alejadas entre sí se expanden y se distancian, y la velocidad a la que el Universo debe de estar creciendo en la actualidad.

Estos resultados son, según la investigadora Rita Tojeiro, "la mejor medición de la distancia intergaláctica que se haya efectuado nunca, lo que significa que los cosmólogos estamos más cerca que en el pasado de comprender por qué la expansión del Universo se está acelerando".
Energía del vacío

En este proceso parece tener un gran protagonismo la energía del vacío, relacionada con el período inicial de la expansión, y según algunos astrofísicos también con la aceleración de la expansión del Universo. En opinión de Tojeiro, lo mejor de la teoría general de la relatividad de Einstein es que se puede comprobar y que los datos obtenidos en este estudio "son totalmente consistentes" con la noción de que esta energía del vacío es la responsable.

Según los expertos, esta confirmación ayudará a los científicos a comprender mejor qué es lo que causa este misterioso proceso y por qué sucede. También esperan avanzar en la investigación de la materia oscura, aquella que no emite suficiente radiación electromagnética para ser detectada con los medios técnicos actuales, pero cuya existencia se puede deducir a partir de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible, tales como las estrellas o las galaxias.

"Los resultados no muestran ninguna evidencia de que la energía oscura sea simplemente una ilusión fruto de nuestro pobre entendimiento de las leyes de la gravedad", añadió Tojeiro. Una mejor comprensión de la energía y la materia oscura ayudaría a entender a su vez de qué están hechos los agujeros negros.

Dos átomos para Einstein

Tres físicos han medido recientemente con una precisión 10.000 veces mayor que la medida precedente un pequeño efecto sobre la longitud de onda de la luz predicho por Einstein. El primer firmante del artículo es Holger Müller, un joven físico de la Universidad de Berkeley; el segundo firmante es Achim Peters, que trabaja en la Universidad Humboldt de Berlín, y el tercero es nada menos que Steven Chu, también de Berkeley, pero que ahora es ministro de Energía del Gobierno de Obama en Estados Unidos.
FUENTE El País Digital
24/02/2010
Chu, que compartió el Premio Nobel de Física de 1997 con Cohen-Tannoudji y Phillips por "desarrollar métodos para enfriar y atrapar átomos usando láser" es el líder del grupo en el que se formaron los dos primeros autores de este trabajo. Dos años después del descubrimiento de la relatividad especial, Einstein tuvo lo que él mismo consideraba "la idea más feliz de su vida", el llamado principio de equivalencia. Este principio postula que todas las leyes de la física son exactamente las mismas localmente en un sistema en caída libre en un campo gravitatorio, como el constituido por la estación espacial internacional, que en un sistema sobre el que no actuase gravitación alguna.Con esta idea, Einstein iniciaba el camino que le llevó, en 1915, a formular las ecuaciones de la teoría relativista de la gravitación, la relatividad general. Estos ocho años constituyen una de las aventuras intelectuales más fascinantes de la historia del pensamiento humano.La teoría de la gravitación entonces aceptada era la ley de la gravitación universal descubierta por Isaac Newton en otro de los saltos conceptuales más importantes de la ciencia, al darse cuenta de que la misma fuerza que hacía que se cayesen las manzanas de los árboles es la que era responsable de las órbitas de los planetas alrededor del Sol. En la teoría de Newton la fuente de la gravitación es la masa.Pero la teoría de Newton es una teoría de acción a distancia; cualquier cambio en la posición de la fuente produce efectos en el mismo instante de tiempo absoluto en todos los puntos del universo. Esto es incompatible con el postulado básico de la relatividad especial de que la velocidad de la luz es la velocidad máxima de propagación de las interacciones y, además, esa velocidad no depende del sistema de referencia que se considere, siempre que no haya aceleraciones involucradas. Por ello, Einstein se puso a la tarea de construir una teoría relativista de la gravitación. Ya en 1907, es decir, desde que concibió el principio de equivalencia, Einstein se dio cuenta de que su idea implicaba que los campos gravitatorios también deberían afectar a la luz. Después de todo, el propio Einstein fue la primera persona que entendió que la luz está compuesta de unos cuantos de energía, los fotones, y que la energía de cada cuanto es inversamente proporcional a la longitud de onda de la luz correspondiente. Cuanto más pequeña es la longitud de onda, más grande es la energía de los fotones asociados.Ahora bien, dada la equivalencia de masa y energía, Einstein sabía que la fuente de la gravitación no podía ser sólo la masa, sino que tenía que ser la energía, toda forma de energía. Es sabido que un cohete necesita energía para salir de un campo gravitatorio. En el caso del cohete, esa energía está proporcionada por los motores. Pues bien, lo mismo es cierto para los fotones. También los fotones pierden energía cuando salen de un campo gravitatorio; su energía al salir es más pequeña de la que tenían previamente, y dada la proporcionalidad inversa con la longitud de onda de la que hablábamos hace un momento, esto quiere decir que la longitud de onda ha aumentado, o sea, que la luz se ha corrido hacia el rojo (en el espectro del arco iris, el rojo tiene la longitud de onda más grande, y el azul violeta la más pequeña).Los tres físicos de los que hablábamos al principio han sido capaces de detectar la diferencia de longitud de onda debido a una separación en altura de dos átomos de una décima de milímetro, lo que origina una pequeñísima diferencia de atracción gravitatoria. Müller ha dicho que si fueran capaces de separar los dos átomos un metro, serían capaces de detectar ondas gravitatorias (que es una de las más importantes predicciones de la relatividad general todavía sin verificar).Una vez más, la precisión alcanzada en el experimento es asombrosa: cualquier hipotética desviación de la teoría de Einstein en este aspecto ha de ser más pequeña que una parte en cien millones. El avance en los experimentos de precisión es sumamente importante para tener una idea de qué sorpresas puede depararnos la gravitación en un futuro más o menos próximo.Autor: Enrique Álvarez (catedrático de Física Teórica en la Universidad Autónoma de Madrid y en el Instituto de Física Teórica UAM/CSIC)