Otorgan Nobel de Física a la detección de las ondas gravitacionales

El Premio Nobel de Física fue concedido hoy a los estadounidenses Reiner Weiss, Barry C. Barish y Kip S. Thorne por la confirmación directa de la existencia de las ondas gravitacionales predichas por Albert Einstein hace un siglo, informó hoy la Academia Real Sueca.

"Con su entusiasmo y determinación, los ganadores del Nobel 2017" consiguieron el éxito de (el observatorio) LIGO, señaló el jurado. "Los pioneros Rainer Weiss y Kip S. Thorne, junto a Barry C. Barish, el científico y líder que completó el proyecto, garantizaron que cuatro décadas de esfuerzos llevaran a que finalmente se observasen las ondas gravitacionales", añadió.

Las ondas gravitacionales se producen cuando las masas se aceleran y comprimen y estiran el espacio. Se propagan en el vacío a la velocidad de la luz y distorsionan el espacio-tiempo, de forma parecida a las ondas que produce una piedra que se lanza al agua.

Su detección abre una nueva ventana para el estudio del universo, que permitirá descubrir nuevos fenómenos y alcanzar regiones del espacio-tiempo no accesibles hasta ahora.

El observatorio estadounidense LIGO, puesto en marcha en 2002, consiguió captar en 2015 la huella de la fusión de dos agujeros negros. Dicha prueba confirmó la existencia de las ondas gravitacionales, la última gran predicción de la teoría de la relatividad general de Einstein que aun quedaba por constatar de forma directa.

Los científicos de LIGO detectaron las primeras ondas el 14 septiembre de 2015 y el hallazgo se publicó el 11 de febrero de 2016. Desde entonces, han sido detectadas en varias ocasiones más.
Thorne y Weiss desarrollaron desde los años 70 la técnica básica para la medición de las ondas, mientras que Barish perfeccionó esa tecnología.

"Es realmente maravilloso", afirmó Weiss por videoconferencia a los presentes en la lectura del premio. "Estoy bien, incluso estoy vestido", bromeó pocos minutos despúes de enterarse de que había ganado el premio. Además, recordó que el hallazgo fue el resultado de la colaboración de mil personas involucradas en el proyecto LIGO.

En 1993 ya hubo un Premio Nobel a la demostración, entonces indirecta, de las ondas gravitacionales. Los astrónomos estadounidenses Joseph Taylor y Russel Hulse observaron en 1974 un pulsar binario, es decir, dos estrellas de neutrones que orbitan una en torno a la otra. Su periodo orbital se reducía lentamente, lo que se podía explicar exactamente con la pérdida de energía a través de ondas travitacionales.

Weiss, Thorne, Barish y la Colaboración Científica LIGO también fueron galardonados este año con el Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica, uno de los más importantes en España.

Weiss (Berlín, Alemania, 29 de septiembre de 1932), es reconocido a escala internacional por haber inventado la técnica interferométrica láser, que supuso la base para la construcción del observatorio LIGO. Es considerado, además, pionero en la medición del espectro de radiación del fondo cósmico de microondas, radiación procedente de fotones en la etapa más temprana del universo.

Thorne (Logan, Utah, Estados Unidos., 1940), astrofísico y uno de los mayores expertos en la teoría general de la relatividad de Einsten, es cofundador de LIGO. En los años 60 y 70 fijó los fundamentos teóricos de las pulsaciones de estrellas relativistas y las ondas gravitacionales que emiten y, posteriormente, desarrolló la formulación matemática a través de la cual se analiza su generación.

Por otra parte, Barish (Omaha, Nebraska, Estados Unidos, 1936) creó en 1997 la Colaboración Científica LIGO. Bajo su liderazgo se aprobaron las mejoras que condujeron al posterior perfeccionamiento de las infraestructuras, que convirtieron en los últimos años los interferómetros en instrumentos más sensibles que los originales.

El año pasado el Nobel de Física fue para los británicos David J. Thouless, Duncan Haldane y Michael Kosterlitz por sus descubrimientos teóricos de las transiciones en fases y las fases topológicas de la materia.

Cada Premio Nobel está dotado con nueve millones de coronas suecas (unos 940,000 euros/1,1 millón de dólares) y la ceremonia de entrega tiene lugar el 10 de diciembre, coincidiendo con el aniversario de la muerte de su fundador, Alfred Nobel.

El lunes se anunciaron los ganadores del Nobel de Medicina: los estadounidenses Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash y Michael W. Young, por sus descubrimientos de los mecanismos moleculares que regulan el ritmo circadiano, es decir, el reloj biológico.

Mañana miércoles se dará a conocer el Nobel de Química, para el que se considera candidato al microbiólogo español Francisco Martínez Mojica por descubrir el mecanismo genético CRISPR-Cas9, que contribuyó al desarrollo de una nueva herramienta de edición del ADN.

El jueves será el turno del Nobel de Literatura, el viernes se dará a conocer el de la Paz y el lunes 9 el de Economía.

El observatorio estadounidense LIGO

El Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO) fue creado especialmente para intentar comprobar de forma directa la existencia de las ondas gravitacionales que predice la teoría de la relatividad de Albert Einstein.

El detector consiste en dos brazos perpendiculares que miden cada uno cuatro kilómetros de largo. En el interior hay rayos láser con los que se miden de forma extremadamente exacta los cambios que se producen en el largo de los brazos.

Si las ondas gravitacionales lo afectan, los brazos se comprimen y alargan de forma diferente en una medida ínfima, hasta ahora indetectable, pese a que los láseres consiguen medir transformaciones unas 10,000 veces más pequeñas que el núcleo de un átomo de hidrógeno.

El consorcio LIGO es responsable de dos detectores casi idénticos situados en Hanford (estado de Washington) y en Livingston (Louisiana), a 3,000 kilómetros de distancia. El observatorio comenzó a funcionar el 2002.

A partir de 2010, los detectores fueron equipados con nueva tecnología desarrollada en parte en el experimento alemán GEO600. Desde 2015, este "advanced Ligo" (LIGO ampliado) tiene mucha mayor sensibilidad.

¿Qué son las ondas gravitacionales?

Las ondas gravitacionales se producen cuando se aceleran grandes objetos como estrellas. Comprimen y estiran el espacio y son parte de las predicciones más espectaculares de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein.

Según la teoría, todo cuerpo acelerado emite ondas gravitacionales, que son más intensas cuanta mayor masa tenga el cuerpo y más acelerado esté.

Un siglo después de la predicción de Einstein, los observatorios LIGO de Estados Unidos detectaron por primera vez las ondas gravitacionales provocadas por la fusión de dos agujeros negros situados a unos 1.300 años luz de la Tierra. La detección tuvo lugar el 14 de septiembre de 2015 pero no se anunció a la opinión pública hasta el 11 de febrero de 2016.

Los científicos estadounidenses Reiner Weiss, Barry C. Barish y Kip S. Thorne fueron galardonados hoy por sus esfuerzos para hacer posible la confirmación de su existencia.

Weiss, nacido en Alemania, confesó hoy que al principio no pudo creer el hallazgo. "Nos hicieron falta dos meses para estar totalmente convencidos", explicó. El descubrimiento "hará posible una nueva ciencia" y en el futuro los investigadores podrán indagar "más y más profundo en el Universo", agregó.

Las ondas gravitacionales permitirán estudiar objetos y eventos que no pueden observarse de otra forma, como las supernovas o los agujeros negros. Estos últimos son muy difíciles de ver ya que, como su propio nombre indica, son negros y no emiten luz. Además aportarán datos sobre la naturaleza de la gravedad que no podría obtenerse de otra forma.

En 1993 ya hubo un Premio Nobel a la demostración indirecta de este fenómeno. Los astrónomos estadounidenses Joseph Taylor y Russel Hulse observaron en 1974 un pulsar binario, es decir, dos estrellas de neutrones que orbitan una en torno a la otra. Su periodo orbital se reducía lentamente, lo que se podía explicar exactamente con la pérdida de energía a través de ondas travitacionales.

El Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO) fue creado especialmente para intentar comprobar de forma directa la existencia de las ondas gravitacionales.

El detector consiste en dos brazos de cuatro kilómetros de largo cada uno colocados en el suelo en forma de ángulo recto. En el interior hay rayos láser con los que se miden de forma extremadamente exacta los cambios que se producen en el largo de los brazos.

Si las ondas gravitacionales lo afectan, los brazos se comprimen y alargan de forma diferente en una medida ínfima, unas 10,000 veces menor que el núcleo de un átomo de hidrógeno.

Los ganadores del Premio Nobel de Física desde 2007
El Premio Nobel de Física se concede desde 1901. El primer galardón fue para el físico alemán Wilhem Conrad Röntgen por el descubrimiento de los rayos X.

Los premiados desde 2007 fueron:

- 2017: Reiner Weiss, Barry C. Barish y Kip S. Thorne, miembros de la colaboración LIGO/VIRGO, por la confirmación de la existencia de las ondas gravitacionales predichas por Albert Einstein hace un siglo.

- 2016: Los británicos David J. Thouless por un lado y Duncan Haldane y Michael Kosterlitz, por otro, por los descubrimientos teóricos de las transiciones en fases y las fases topológicas de la materia, abriendo la puerta a un mundo en el que la materia puede asumir estados desconocidos.

- 2015: El japonés Takaaki Kajita y el canadiense Arthur B McDonald por su descubrimiento de las oscilaciones del neutrino, que demostraron que estas partículas subatómicas tienen masa, contrariamente a lo que se pensaba hasta entonces.

- 2014: Los japoneses Isamu Akasaki, Hiroshi Amano y Shuji Nakamura por la invención de los diodos emisores de luz azul (LED), una fuente de luz clara y que ahorra energía.

- 2013: El belga François Englert y el británico Peter Higgs por su predicción de la existencia del bosón de Higgs.

- 2012: El francés Serge Haroche y el estadounidense David Wineland por sus innovadores experimentos que posibilitaron la medición y manipulación de sistemas cuánticos individuales. De esta manera establecieron nuevas bases para la fabricación de relojes más precisos y nuevas computadoras.

- 2011: Los estadounidenses Saul Perlmutter, Adam G. Riess y el estadounidense-australiano Brian P. Schmidt por sus observaciones cosmológicas sobre la expansión acelerada del universo.

- 2010: El holandés Andre Geim y el ruso-británico Konstantin Novoselov por sus trabajos sobre el grafeno, un magnífico conductor del calor y la electricidad muy útil para el desarrollo de dispositivos electrónicos flexibles y más eficientes.

- 2009: El chino Charles K. Kao y los estadounidenses Willard S. Boyle y George E. Smith por dos logros que ayudaron a establecer las bases de las redes de comunicación en la sociedad actual: la transmisión veloz de datos por fibras ópticas y el circuito semiconductor de imagen, el sensor CCD.

- 2008: El estadounidense Yoichiro Nambu y los japoneses Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa por el descubrimiento y explicación del mecanismo de ruptura espontánea de simetría en la física subatómica, que mejora decisivamente la comprensión de la naturaleza.

- 2007: El alemán Peter Grünberg y el francés Albert Fert por su descubrimiento de la magnetorresistencia, que permite ampliar considerablemente la capacidad de almacenamiento de datos de los discos duros de los ordenadores.

Datos curiosos sobre el Premio Nobel del Física

El Premio Nobel de Física se ha concedido a 207 galardonados desde 1901. Este año lo recibieron Reiner Weiss, Barry C. Barish y Kip S. Thorne por la confirmación de la existencia de las ondas gravitacionales predichas por Albert Einstein hace un siglo.

A continuación, algunas curiosidades de este galardón:

- El premio quedó desierto en seis ocasiones: en 1916, 1931, 1934, 1940, 1941 y 1942.

- El ganador más joven fue Lawrence Bragg, que tenía 25 años cuando lo recibió en 1915 junto a su padre.

- Sólo dos mujeres ganaron el Nobel de Física: Marie Curie en 1903 y Maria Goeppert-Mayer en 1963.

- El de Física fue el primer premio que Alfred Nobel mencionó en su testamento.

- La edad media de los premiados entre 1901 y 2015 es de 55 años.

- John Bardeen es la única persona que lo ganó dos veces.

- El campo de investigación más premiado es el de la física de partículas.

- La Medalla Nobel de la Física fue diseñada por el escultor sueco Erik Lindberg. Representa a la naturaleza en forma de una diosa parecida a Isis que emerge de entre las nubes y sostiene en sus manos una cornucopia.