Article:

TdC: Ones gravitacionals - Carles Puncernau

13-04-2016 Josep Lluís Díez

En aquesta sessió ampliada de Tardes de Ciència, Carles Puncernau ens va explicar el que va significar la detecció de les ones gravitacionals per primera vegada, anunciada el passat 11 de febrer. L'esdeveniment va ser divulgat per tots els mitjans mundials, com corresponia a la seva importància científica. Carles ens va explicar els detalls de la detecció i ens va ressaltar la seva importància futura.

L'existència de les ones gravitacionals va ser predita per Einstein fa 100 anys, són una deformació del teixit espai-temps i les provoca qualsevol massa que canviï de velocitat o de direcció. Però el seu efecte és molt petit, pràcticament indetectable, excepte quan es produeix un gran cataclisme còsmic com va ser el xoc i fusió posterior de dos forats negres. Aleshores, si es disposa d'aparells prou sensibles, és possible la seva detecció. Fa anys que es busquen, almenys des dels anys 1960 (Weber), per confirmar la predicció d'Einstein. El 1974 es va produir una detecció indirecta i en els darrers anys, diferents projectes han intentat la detecció: LIGO als Estats Units i GEO600 a Alemanya des de 2002, VIRGO a Itàlia des de 2007 i KAGRA al Japó des de 2010. Però va ser el projecte dels Estats Units, LIGO ampliat, amb els detectors de Hanford i Livingston, situats en posicions extremes del seu territori, el que va aconseguir detectar-les el 14 de setembre de 2015, fet que van anunciar l'11 de febrer passat.

El detector LIGO consisteix en dos braços de 4 km de llarg cadascun en forma de L. Una font laser emet un feix d'ones que es separat en dues parts iguals i cada part és conduïda al llarg de cada braç. Al final de cada braç hi ha un mirall que fa que cada part del feix d'ones retorni al put de separació, per tornar a ajuntar-se i ser enviat a un detector. L'aparell està preparat per què, quan les ones tornen a ajuntar-se, el fan en oposició de fase de forma que s'anul·len i el detector no registra llum. Qualsevol petita alteració que es pugui produir en el recorregut que fan les ones per cada braç farà que, quan es tornen a ajuntar, no estiguin exactament en oposició de fase i el detector registrarà llum. Això va ser el que va succeir el 14 de setembre de 2015: el detector va registrar llum, degut a que s'havia produït una diferència entre els dos recorreguts de 10^-19 m, equivalent a una deumil·lèsima del diàmetre d'un protó. La causa d'aquesta diferència entre els recorreguts va ser atribuïda al pas d'una ona gravitacional deguda al xoc i fusió de dos forats negres situats a 1.300 milions d'anys-llum de distància. Era la primera vegada que es detectava directament una ona gravitacional. El fet d'haver registrat la mateixa pertorbació a Hanford i a Livingston, separades però 7 milisegons de temps, que és el temps que es tarda en anar d'un a l'altra a la velocitat de la llum, afegia seguretat a la interpretació.

Carles Puncernau va ressaltar la importància d'aquest descobriment: neix la nova astronomia de les ones gravitacionals, que ens podrà permetre veure el 23% de matèria fosca que, per ara, només detectem indirectament i podrem obtenir informació dels primers 300.000 anys de l'univers, quan no s'havia separat encara la matèria de les ones electromagnètiques. Per acabar va mostrar el vídeo de LIGO Lab Caltech and MIT «Journey of a Gravitational Wave».

Amb l'aplaudiment i les preguntes posteriors dels assistents va acabar el magnífic resum sobre les ones gravitacionals.