Cent anys amb la teoria de la relativitat

“EINSTEIN, TU MAI ARRIBARÀS A RES”. Això és el que li va dir un professor a un jove adolescent d’origen jueu el 1895. Es va equivocar de ple i, per sort, no va aconseguir frustrar el gran geni de la ciència. Més d’un segle després d’aquesta profecia tan errada, Einstein és el científic més popular i reconegut per haver construït pilars importants sobre els quals avui es recolza la física moderna. Just aquest any es compleixen 100 anys de la teoria de la relativitat general.

Tan sols imaginant els experiments, Einstein va poder formular en un curt estudi de quatre pàgines la que fins avui dia és la teoria fonamental que s’utilitza per explicar la gravetat. Explica des de fenòmens tan pròxims com la caiguda d’una poma d’un arbre fins als esdeveniments més violents de l’Univers, com els forats negres. La teoria de la relativitat general, juntament amb la física quàntica, les normes per les quals es regeix la matèria a l’escala més petita, són les bases de la física moderna.

DEL MIRACLE A LA TEORIA GENERAL

El 1905 Einstein va viure el que es coneix com l’any miraculós. Amb tan sols 26 anys va publicar cinc treballs que van canviar la física. Va aconseguir entrar a l’Escola Politècnica de Zuric al segon intent i, un cop llicenciat, mentre treballava a l’oficina de patents de Berna, va concebre tres grans avenços importants per a la ciència: va explicar l’efecte fotoelèctric i el moviment brownià i va plantejar la teoria de la relativitat especial, la coneguda fórmula E=mc2, que tracta de la física del moviment dels cossos en absència de les forces gravitatòries.

Einstein no es va quedar aquí. Una dècada més tard, el 1915, va presentar en quatre fulls una teoria de la gravetat que el físic va concebre mentre s’imaginava com es podia surfejar sobre un feix de llum. “En recerca, la imaginació és més important que els coneixements”, va dir Einstein algun cop, segons recull un llibre de cites del geni. Va ser aleshores quan va pensar que la presència d’una massa deforma localment l’espai-temps. Les ondulacions de l’espai-temps produïdes per un cos massiu accelerat són les ones gravitacionals, de les quals actualment tan sols hi ha evidències indirectes. Fa anys que els físics hi van darrere.

Més enllà de la imaginació prodigiosa d’Einstein, la validació d’aquesta teoria que dóna coherència a la física que avui coneixem va arribar pocs anys més tard que Einstein presentés la seva teoria, gràcies a les observacions d’un eclipsi solar el 29 de març del 1919. Va ser durant una expedició a l’illa Príncipe, al golf de Guinea, encapçalada per l’astrònom britànic Arthur Eddington, que va apreciar com l’angle format pels raigs de llum que arriben de dues estrelles col·locades en cantons oposats al disc solar eren diferents quan el Sol no era entre elles. Era la prova que la massa del Sol modifica la trajectòria de la llum corbant-la.

Els científics van comprovar que l’aplicació de la teoria de la relativitat especial també permetia explicar fenòmens fins aleshores inexplicables, com per exemple l’anormal avançament del planeta Mercuri quan era al periheli, és a dir, en el seu punt més pròxim al Sol. Aleshores avançava 40 segons d’arc més del que era previsible segons les lleis de Newton.

Avui dia, la detecció d’ones gravitacionals és la gran confirmació que necessita la teoria del geni alemany. Segons les estimacions d’alguns experts, arribarà abans del 2016, és a dir, que podria coincidir amb la data exacta del centenari de la presentació de la teoria de la relativitat general, al desembre.

CAÇADORS D’ONES GRAVITACIONALS

Els científics apliquen diferents tècniques per caçar les ones, entre les quals grans instal·lacions com LIGO (les sigles en anglès de l’Observatori d’Interferometria Làser d’Ones Gravitacionals), als Estats Units, que es pot considerar com una enorme trampa amb què es poden atrapar les ones gravitacionals amb detectors instal·lats al llarg d’una distància de més de 3.000 quilòmetres. La NASA i l’ESA tenen previst llançar a l’espai el 2034 la missió LISA (Laser Interferometer Space Antenna), un telescopi altament sensible, equipat amb tecnologia per observar els objectes de l’Univers que emeten ones gravitacionals, sobretot els forats negres, les supernoves i les estrelles de neutrons. L’any passat científics de l’ESA, amb dades del satèl·lit Planck i del telescopi BICEP2, van anunciar que havien trobat la petjada d’ones gravitacionals primordials, vinculades als primers intents del naixement de l’Univers. No obstant, les anàlisis posteriors han demostrat que les dades no són fiables.

LENTS NATURALS

Una de les coses que Einstein va predir amb la teoria de la relativitat és que, en determinats punts de l’Univers on la concentració de massa és especialment alta, l’atracció gravitacional és tan forta que afecta els raigs de llum que hi passen a prop actuant com una mena de grans lupes còsmiques. D’aquesta manera, els objectes de l’espai que hi ha darrere es veuen més grans des de la Terra. Es tractaria de lents naturals, i l’Univers n’està ple.

L’última troballa, publicada a Science en el número especial sobre el centenari de la teoria de la relativitat general, ha sigut la d’un equip de la Universitat de Berkeley que ha pogut observar per primer cop la imatge quàdruple d’una supernova utilitzant una d’aquestes lents gravitacionals, formada per un conjunt o clúster de galàxies amb molta massa. Aquest fenomen es coneix com a creu d’Einstein, i als científics els interessa estudiar-lo per un doble motiu: per entendre més bé aquests fenòmens violents de l’Univers i per estudiar les ones gravitacionals.

Einstein va condemnar la repressió de les minories culturals

L’ANY 1923 EINSTEIN va visitar Catalunya en un viatge per donar a conèixer les seves teories. Va tenir un important ressò a la premsa de l’època i una gran influència en el món intel·lectual, encara que no eren gaires els que realment entenien el que proposava. Segons explica la Fundació Catalana per a la Recerca en una web commemorativa de la visita, en finalitzar la seva estada Albert Einstein va fer una breu anotació en el seu diari personal en què recull qualificatius cap als que l’acabaven d’acollir -gent amable, cançons populars, agradable, càlid comiat...- que explicaria per què anys després encara mantenia un viu record d’aquells dies i del nostre país. El mateix any de l’estada a casa nostra, Einstein va dimitir del Comitè d’Intel·lectuals de la Societat de Nacions. En la seva carta de dimissió, el premi Nobel va argumentar: “El Comitè ha afavorit una repressió de les minories culturals dels diferents països en crear-hi uns comitès nacionals que formen l’únic canal de comunicació entre els intel·lectuals d’un país i el Comitè”.