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L’eclipsi que va convertir a Einstein en llegenda

Segons la relativitat general, la força de gravetat és un efecte causat per la curvatura de l’espai-temps. Un cos immens com el Sol, per exemple, distorsiona l’espai-temps al seu voltant, i fa que altres objectes menors hagin de seguir aquesta distorsió.Fins i tot la llum de les estrelles, en el seu camí cap a la Terra, té la seva trajectòria alterada quan passa prop del Sol.

Per això, si les estrelles poguessin ser vistes durant el dia, aquestes semblarien una mica més allunyades del Sol del que realment són.

Era una qüestió d’astronomia i matemàtiques. Els càlculs d’Einstein preveien un desviament de la llum dues vegades més gran que el que es preveia d’acord amb la teoria de Newton. Per provar la teoria, caldria fotografiar estrelles prop del Sol i després prendre-les en el mateix lloc a la nit. Després, mesurar la seva posició en el cel en cada moment.

L’escenari ideal per això era un eclipsi total, el moment en que l’ombra de la Lluna arriba a la Terra i amaga el Sol. La foscor permet als astrònoms observar els estels, els planetes i l’atmosfera solar més fàcilment.

Per comprovar que el camp gravitacional del Sol desvia la llum d’una estrella, aquesta necessita estar a prop del Sol però  no es pot percebre l’efecte. El Sol és tan brillant que normalment no es veuen estrelles durant el dia. Per això era necessari fer l’experiment durant un eclipsi total .

“La pregunta plantejada per la meva ment va ser resposta pel cel lluminós del Brasil” va dir Einstein

https://www.lavanguardia.com/ciencia/20190529/462549126830/eclipse-1919-teoria-relatividad-einstein-eddington.html

Fue el eclipse más importante de la historia de la ciencia. Más de seis minutos de oscuridad que aportaron la primera demostración empírica de la teoría de la relatividad y que convirtieron a Albert Einstein en una celebridad. Pero el gran protagonista del eclipse del 29 de mayo de 1919 no fue Einstein sino el astrónomo británico Arthur Eddington, un cuáquero pacifista que se había negado a ir a la guerra, que no veía al científico alemán como un rival y que tuvo que sobreponerse al mal tiempo, a los mosquitos y hasta a los monos que le robaban el equipamiento de su telescopio para obtener las imágenes que cambiarían la historia de la ciencia.

Einstein era hasta entonces un físico reconocido dentro de la comunidad científica y desconocido fuera de ella. Había llegado a la desconcertante conclusión de que la gravedad no es una fuerza que actúa a distancia entre objetos, como sostenía la Ley de Gravitación Universal de Newton, sino un efecto de la curvatura del espacio-tiempo.

La predicción

La teoría de Einstein predice que la masa de astros como el Sol desvía la luz de estrellas lejanas

Si el concepto de curvatura del espacio tiempo les resulta extraño ahora, después de que científicos como Stephen Hawking y películas como Interstellar hayan hecho lo posible por familiarizarnos con él, imaginen lo raro que debió parecer en 1915, cuando Einstein publicó su Teoría de la Relatividad General. Según la teoría de Einstein, la masa de los objetos hace que el espacio-tiempo se curve y, cuanto mayor sea la masa, mayor será la curvatura.

 Aunque matemáticamente la teoría era impecable, desafiaba al sentido común. Y le faltaba lo más importante que necesita una teoría para ser aceptada: pruebas experimentales.
Albert Einstein, en 1921

Albert Einstein, en 1921 (Getty)

El propio Einstein había aportado la primera de estas pruebas al calcular que las anomalías de la órbita de Mercurio, que las ecuaciones de Newton no podían explicar, encajan perfectamente con las ecuaciones de la teoría de la relatividad. Sin embargo, este era un razonamiento a posteriori, insuficiente para convencer a los escépticos de que la teoría de la relatividad era correcta. Faltaba una predicción que se pudiera poner a prueba.

Aquí es donde entra en escena Arthur Eddington, astrónomo de la Universidad de Cambridge y la persona que más hizo por popularizar las ideas científicas de Einstein. Si la gravedad curva el espacio-tiempo, razonó Eddington, al igual que otros científicos de la época, entonces desviará la trayectoria de la luz. Es decir, si la luz pasa por esta curvatura, quedará desviada, aunque no tenga masa.

Nada mejor que un eclipse solar para poner a prueba esta predicción. La luz de las estrellas que se encuentran justo detrás del Sol se desviará por la masa solar, que curva el espacio-tiempo, de manera que las estrellas no se verán en el mismo sitio que si su luz viajara en línea recta.

Un nuevo icono

Einstein se convirtió en una celebridad cuando se presentaron los resultados

Eddington fue uno de los primeros y más fervientes conversos a la teoría de la relatividad. Según una famosa anécdota, el día que le dijeron que él era una de las tres únicas personas en el mundo que comprendían la relatividad, contestó que no se le ocurría quién podía ser la tercera. Además de tener sentido del humor, Eddington era, al igual que Einstein, un pacifista que creía que la ciencia podía unir a la humanidad.

Einstein había publicado su teoría durante la Primera Guerra Mundial. En un momento en que todo lo alemán estaba demonizado en el Reino Unido, Eddington tuvo el valor de defender el trabajo de un físico alemán, que además ponía en entredicho al inglés Newton. En lugar de ser encarcelado como otros cuáqueros que se negaron a ir a la guerra, Eddington pudo seguir trabajando porque la Universidad de Cambridge argumentó en 1916 que sus investigaciones eran de interés nacional.

Dos años más tarde, cuando el Ministerio de Servicio Nacional le reclamó de nuevo, y cuando parecía que ya nada podía salvarle de la cárcel, intercedió por él Frank Dyson, el Astrónomo Real, que era escéptico respecto a las ideas de Einstein pero que argumentó que Eddington era imprescindible para la expedición británica que debía observar el eclipse solar del 29 de mayo de 1919.

El gran artífice

El astrónomo Arthur Eddington, que se negó a ir a la guerra, se salvó de ir a la cárcel para hacer las observaciones

Comprobar si la predicción de la teoría de la relatividad se cumplía suponía todo un reto logístico, ya que el eclipse total sólo sería visible desde latitudes ecuatoriales en una estrecha franja que recorrería Àfrica, el Atlántico y Sudamérica.

Suponía además un reto técnico, ya que las ecuaciones de Einstein predecían que la luz de las estrellas debían desplazarse sólo 1,75 segundos de arco –o una milésima parte del diámetro de la luna llena– por la masa del Sol.

Conscientes de la dificultad de la empresa, Dyson y Eddington decidieron organizar dos expediciones en lugar de una para tener más posibilidades de éxito. Una iría a la isla de Príncipe, en el golfo de Guinea, y la otra a Sobral, en Brasil.

Ciencia por la paz

Eddington era un pacifista que esperaba que la ciencia pudiera unir a la humanidad

Cuando Eddington y su colega Edwin Cottingham llegaron a Príncipe, se encontraron con condiciones mucho peores de lo que esperaban. El tiempo era espantoso y tuvieron que trabajar bajo mosquiteras y ahuyentar a monos. El día del eclipse amaneció con tormenta. Durante los aproximadamente seis minutos en que el sol quedó totalmente oculto, Eddington y Cottingham consiguieron hacer dieciséis fotos mientras algunas nubes seguían cruzando el cielo. Pero, cuando las revelaron, se encontraron con que solo dos de las dieciséis eran aprovechables.

En Sobral las cosas no fueron mucho mejor. Allí el problema no fue la lluvia sino el calor. La expedición científica consiguió hacer 19 fotos con un telescopio que habían llevado, pero todas salieron borrosas, posiblemente porque el calor deformó la lente principal del aparato. Afortunadamente, llevaban otro pequeño telescopio con el que obtuvieron ocho buenas imágenes.

Teoría confirmada

Estrellas del cúmulo de las Híades aparecieron desplazadas tal como predecía la teoría de la relatividad

Los dos equipos se reunieron en agosto para poner en común sus observaciones. En las dos fotos de Príncipe, las estrellas del cúmulo de las Híades, en la constelación de Tauro, parecían estar desplazadas 1,61 segundos de arco. En las fotos de Sobral, se calculó que estaban desplazadas 1,98 segundos de arco. Si se hacía una estimación media entre las dos observaciones, el desplazamiento era de 1,8 segundos de arco, un valor casi igual al predicho a partir de la teoría de la relatividad.

“Hoy en día los eclipses de sol tienen un valor sobre todo educativo”, señala Kike Herrero, astrofísico del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya. “Pero hace cien años ofrecían condiciones para estudiar la corona solar, algo que ahora podemos hacer en cualquier momento del año, y para hacer descubrimientos científicos importantes como la confirmación de la teoría de la relatividad”.

Hoy en día los eclipses tienen un valor sobre todo educativo”

Eddington y su equipo presentaron sus resultados en una reunión científica celebrada el 6 de noviembre en Londres en una sala abarrotada. La audiencia quedó impresionada. “Este es el resultado más importante en relación con la teoría de la gravitación desde los días de Newton”, proclamó J. J. Thomson, descubridor del electrón y premio Nobel de física.

Al día siguiente, el Times de Londres tituló: “Revolución en la ciencia: nueva teoría del Universo: las ideas de Newton derrocadas”. En Estados Unidos, el New York Times anunció: “Luces curvadas en el cielo: triunfa la teoría de Einstein”.

Para Einstein ya nada sería igual. El eclipse le convirtió en un icono de la ciencia. “Eddington fue el aliado más esencial de Einstein”, escribe Matthew Stanley, profesor de historia de la ciencia de la Universidad de Nueva York, en un artículo en la web de la BBC. “Su colaboración fue determinante no sólo para el nacimiento de la física moderna, sino para la supervivencia de la ciencia como una comunidad internacional”.

https://www.bbc.com/mundo/noticias-america-latina-48153620

Creen per primera vegada matèria amb massa negativa

La Segona Llei de Newton estableix el següent: L’acceleració d’un objecte és directament proporcional a la força neta que actua sobre ell i inversament proporcional a la seva massa.

Això és cert en mecànica clàssica però ara s’ha demostrat que seguint els principis de la mecànica quàntica passen altres coses…

En física, el condensat de Bose-Einstein és l’estat de la matèria que es dóna en certs materials a temperatures properes al zero absolut

En aquest estat, les partícules es desplacen a una velocitat increïblement lenta i segueixen els principis de la mecànica quàntica, més que de la física clàssica, ja que comencen a comportar-se com ones, en comptes de partícules, i ocupen una posició en l’espai que no pot ser determinada amb precisió.

Físics nord-americans han creat per primera vegada matèria amb massa negativa. Ho han aconseguit refredant àtoms de rubidi a temperatura propera al zero absolut dins d’un recinte de 100 micròmetres de diàmetre. Els àtoms es comporten com si tinguessin massa negativa: avancen en la direcció oposada a l’impuls que reben, com si xoquessin amb un mur invisible.

http://www.tendencias21.net/Crean-por-primera-vez-materia-con-masa-negativa_a43878.html Continua la lectura de Creen per primera vegada matèria amb massa negativa