La ciencia de detectar lo imperceptible. Entrevista con la física Gabriela González
La científica que trabajó junto al equipo ganador del Nobel de Física 2017 habla del revolucionario descubrimiento de las ondas gravitacionales.
Entre las predicciones de su Teoría General de la Relatividad Einstein habló de las ondas gravitacionales, las ondulaciones de energía que distorsionan la estructura del tiempo y el espacio. Las identificó como consecuencia de su ecuación, pero dudaba de ellas por considerarlas un fenómeno imposible de comprobar.
En 2015, y a pesar de los pronósticos, lo que parecía inalcanzable se convirtió en el hecho que marcó el nacimiento de una nueva era en astronomía, y se tradujo en distintos premios para los investigadores involucrados en el descubrimiento. Los científicos observaron ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo, detectadas al llegar a la Tierra desde un evento catastrófico en el universo distante, es decir, hace millones de años luz.
En aquel momento, la física argentina Gabriela González era portavoz de LIGO (Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales) y la vocera y capitana del equipo de colaboración internacional –de más de 1200 personas– que probó la predicción de Albert. Por esa detección y observación en la que ella participó, los científicos Rainer Weiss, Barry Barish y Kip Thorne recibieron el Premio Nobel de Física 2017. El mismo año, junto a Peter Saulson y David Reitze, también recibió el premio de la Academia de Ciencias de Estados Unidos, el NAS 2017 al descubrimiento científico. Invitada por el Ministerio de Cultura de la Nación, y en el marco de Ideas, Pensando juntos el Mundo, dio dos conferencias. Antes, la científica a la que le gustan más las preguntas que las respuestas charló con Ñ. –¿Cuán colaborativo es el mundo de la ciencia?
–En este tipo de ciencia, muy colaborativo. Y es realmente esencial, porque se necesita mucha creatividad complementaria en muchos aspectos distintos. Hace falta gente que invente, tenga ideas sobre qué técnicas nuevas se pueden usar, ingenieros que las diseñen, físicos e ingenieros que las implementen; hacen falta teóricos que entiendan qué se está buscando en el ruido, gente que haga análisis de datos. En general, la idea del científico que trabaja con papel y lápiz en su escritorio ya no se extiende, porque la conversación, el exponer las ideas para que otros las critiquen y escuchar ideas para hacerse representaciones propias, es muy enriquecedor. Así la ciencia progresa más rápido. –LIGO lleva varias décadas investigando las perturbaciones del espaciotiempo y trabajando en equipo. ¿Siempre fue así?
–Ya en los 70 se empezó a pensar cómo se podían detectar ondas gravitacionales con interferómetros. El físico teórico de agujeros negros Kip Thorne, de Caltech (Instituto de Tecnología de California), hizo que contrataran a un profesor experimental y recibieron subsidios para hacer prototipos y experimentos. En el 89 se mandó una propuesta de subsidio a la National Science Foundation y en el 92 se aprobó. Recién en el 97 se creó la colaboración científica de LIGO y se empezaron a tomar datos con detectores sensibles en el 2005, y hasta el 2010. Se sabía que con la sensibilidad que se tenía en ese momento, con la tecnología que se usaba, era muy poco probable que se detectaran ondas gravitacionales, pero la apuesta era que en ese tiempo se iban a desarrollar mejores tecnologías para poder implementarlas y ahí sí detectarlas. Alrededor de ese proyecto hay una colaboración científica que tiene gente de más de cien instituciones en veinte países y no tiene un subsidio único. Se trata de acuerdos científicos a través de los que desarrollamos tecnología para que los detectores funcionen mejor, ayudamos a operarlos, analizamos los datos, desarrollamos métodos para ese análisis y así se genera una cadena.
–La primera detección de las ondas se dio antes de que empezaran con el plan que tenían. ¿Cómo fue?
–Sí, antes de lo que pensábamos. En el 2010 se empezó a instalar el LIGO avanzado, un detector de segunda generación. Después se instaló Virgo avanzado, en Italia. Sabíamos que con esa tecnología nos iba a tomar muchos años tener la sensibilidad que queríamos y por eso habíamos hecho un plan: “más o menos en el 2015 vamos a tener una sensibilidad bastante decente. Probablemente no veamos nada pero aprendemos a tomar datos, a analizar y después seguimos, paramos, seguimos mejorando, empezamos a tomar datos de nuevo. Esperábamos detectar colisiones de estrellas de neutrones, pero la expectativa era que no podríamos detectarlas hasta el 2017 o 2018. Y el 14 de septiembre del 2015, antes de empezar a tomar datos continuos, mientras todavía estábamos haciendo pruebas, encontramos esta señal, que no venía de colisiones de estrellas de neutrones –que son más débiles y recién las descubrimos el año pasado–, sino que eran de agujeros negros de un tamaño que no se había visto antes, con una amplitud bastante grande. Nos tomó un día convencernos de que no era broma, y después varios meses corroborar que era una señal astrofísica.
–Aunque varias de las predicciones de la Teoría de Einstein fueron confirmadas tiempo después de su publicación, en 1915, él creía que las ondas gravitacionales no podrían detectarse… –Claro. En 1916 publicó un artículo sobre ondas gravitacionales que tenía varios errores... Einstein también se equivocaba (ríe). En ese artículo decía que una consecuencia de la teoría eran las ondas gravitacionales, pero cuando ponía los números... está la constante de Newton, que es la constante de la gravitación, y está la velocidad de la luz, entonces la predicción es que la amplitud de estas ondas gravitacionales iba a ser pequeñísima, “despreciable” creo que es la palabra que él usó, en el sentido de infinitesimal.
–¿Cómo es la ciencia de detectar lo imperceptible?
–Lleva tiempo, paciencia, dinero. En los 60 se había propuesto otra manera, otro tipo de experimentos que después se descubrió que no iban a ser lo suficientemente sensibles, entonces desarrollamos este método de interferometría. Lo que hacemos es medir con un láser distancias entre dos espejos. Se llama interferómetro porque al láser lo dividimos en dos con un semiespejo y rebota en otros espejos que están a 4 km de distancia. Cuando vuelven estos haces de luz, uno ve si se encuentran en fase o no, porque el láser es una onda de luz. Si las distancias son iguales se encuentran fuera de fase y lo que pasa es que al salir las ondas, al salir estas dos ondas de los distintos brazos, se cancelan. Si ponés una fotocélula en la salida, no se ve nada. Pero si estas dos distancias cambian una respecto de la otra, que es lo que hace una onda gravitacional, cambia las distancias pero además hace de estos brazos uno más largo y otro más corto (y después al revés), entonces en la fotocélula se ve más luz, menos luz, y así. Midiendo cuánta luz hay a la salida del interferómetro uno puede decir “este brazo es más largo que aquel” y “esa distancia está cambiando de tal manera”. Ahora lo que medimos es un cambio en esta distancia de 4 km: el cambio es de ¡4 milésimas de protón! O sea, más chiquito que un átomo, más chiquito que un protón. La de esa primera onda gravitacional fue la amplitud más grande que hemos visto hasta ahora. –¿Cuántas ondas descubrieron? –Hemos descubierto cinco señales provenientes de colisiones de agujeros negros y una, el 17 de agosto del año pasado, proveniente de la colisión de dos estrellas de neutrones formando un agujero negro. –¿Son las únicas dos posibilidades? –No, hay más. También esperamos ver explosiones de supernovas, esperamos ver señales continuas producidas por estrellas de neutrones en nuestra galaxia, que al rotar producirían señales continuas sinusoidales, y también esperamos ver estas señales transitorias de colisiones de agujeros negros y de estrellas de neutrones. Si están muy lejos, no las vemos individualmente, pero se mezclan, entonces aparecen como un ruido que llamamos “estocástico”.
–Una de sus charlas se llama “La música del universo”. ¿Cuál es el sonido del universo? ¿Se parece a la música clásica, a una improvisación de jazz? –Todo eso. La analogía que a mí me gusta hacer es que los distintos eventos astrofísicos producen distintas notas musicales. Y los instrumentos que usamos para detectarlas son sensibles a diferentes frecuencias, es decir, no las producen pero sí las recibimos a distintas frecuencias. El detector que tenemos nosotros, con el que trabajamos, detecta ondas gravitacionales de cierta frecuencia que si uno las pone en parlantes, las podemos oír. Lo llamamos un trino, porque es como un trino del pájaro que empieza en una frecuencia más baja y va subiendo. La frecuencia de esa onda depende de la masa de lo que produjo esas ondas. La frecuencia de la onda que produjeron las estrellas de neutrones, por ejemplo, es bastante más alta que la frecuencia que produjeron los agujeros negros.
–¿Por qué?
–Porque los agujeros negros son más grandes, entonces cuando se fusionan, a pesar de que están andando muy rápido, no están tan cerca. Las estrellas de neutrones son más chicas, entonces pueden acercarse más y girar a mayor velocidad de rotación. En realidad, cuando están fusionándose, tanto las estrellas de neutrones como los agujeros negros están girando casi a la velocidad de la luz. –Dijo que para investigar el universo se necesita dinero, además de personas, paciencia y tiempo. ¿Quiénes son los que financian los proyectos e investigaciones hoy?
–Hay de todo. Este tipo de proyectos en algún momento los financiaban empresas privadas. Ahora la ciencia básica en casi todos los países está financiada por el gobierno, porque hay muchas aplicaciones de esas ciencias para desarrollar tecnología y eso es lo que hacen las empresas privadas. Entonces hay un esfuerzo complementario entras las industrias y el gobierno. En algunos países ahora se dedican un poco más a la ciencia básica, porque la ciencia aplicada se da más en la industria. Lo que también usa muchísimo la industria en todos lados son los cerebros. La mayoría de los que empiezan y terminan licenciaturas y doctorados en ciencia no termina trabajando en investigación científica, enseñando o divulgando ciencia, la mayoría termina en la industria, implementando ciencia. Entonces la industria usa esa inversión del Estado en producir estos recursos humanos.