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Una nueva técnica para detectar ondas gravitacionales

Los condensados de Bose-Einstein podrían facilitar la observación del esquivo fenómeno mediante dispositivos mucho más manejables que los usados en la actualidad.

CREACIÓN DE FONONES POR ONDAS GRAVITACIONALES: Las distorsiones del espaciotiempo pueden generar fonones en condensados de Bose-Einstein (BEC). Un BEC se compone de un conjunto de átomos fríos confinados en un potencial (a). A su paso, una onda gravitacional modificará la forma de dicho potencial (b). Debido al proceso conocido como efecto Casimir dinámico, se espera que esos cambios en las condiciones de contorno generen ciertas excitaciones cuánticas en el medio llamadas fonones (c). Según un trabajo reciente, las medidas sobre el estado final del BEC permitirían determinar la amplitud de la onda gravitacional.

En marzo del año pasado, una noticia alborotó a la comunidad de físicos: los investigadores del experimento ­BICEP2, un telescopio de microondas instalado en el Polo Sur, anunciaron haber obtenido pruebas indirectas de la existencia de ondas gravitacionales primordiales [véase «Tras las huellas de la inflación», por Robert Schwarz; Investigación y Ciencia, julio de 2014].

Las ondas gravitacionales constituyen una predicción inequívoca de la teoría de la relatividad general de Einstein. Según ella, las manzanas no caen porque una fuerza las atraiga hacia el centro de la Tierra, sino porque la masa de nuestro planeta deforma la geometría del espacio circundante y altera el paso del tiempo. Al caer, los cuerpos siguen el camino más corto posible en un espaciotiempo curvo, una estructura única que combina estos dos aspectos de la realidad.

Del mismo modo que una carga eléctrica oscilante genera ondas electromagnéticas, resulta natural pensar que, si las masas deforman el espaciotiempo, un cuerpo en movimiento acelerado producirá «ondas de espaciotiempo»; es decir, ondas gravitacionales. Sin embargo, cien años después de que Einstein formulase su teoría, nadie ha conseguido detectarlas. Aunque varios indicios indirectos apuntan a su existencia (como, en caso de confirmarse, los resultados de BICEP2), su detección por medios directos sigue siendo una de las mayores empresas experimentales en física fundamental.

Hace unos meses, en una colaboración entre investigadores de la Universidad de Nottingham y la Universidad Hebrea de Jerusalén, propusimos un método para detectar ondas gravitacionales muy distinto de los empleados hasta ahora. Nuestra técnica se basa en otra de las predicciones del célebre físico alemán: la existencia de un estado exótico de la materia solo posible a temperaturas muy cercanas al cero absoluto. Aunque por el momento solo se trata de un resultado teórico preliminar, creemos que es lo suficientemente prometedor como para abrir una nueva línea de investigación complementaria a las actuales, basadas en experimentos muy voluminosos y difíciles de llevar a cabo.

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