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Ciencia
Antecedentes históricos del experimento

Los fotones son pura energía que se mueve a la velocidad de la luz. Einstein sugirió en 1911 que un fotón con una energía específica (determinada por su frecuencia o longitud de onda) posee una masa equivalente. Esto viene determinado por la famosa ecuación de Einstein, E = mc2, que indica que la masa y la energía son equivalentes. Por tanto, como las partículas materiales, los fotones se ven afectados por la atracción gravitatoria de los grandes cuerpos, lo que hace que se modifique su trayectoria. Una consecuencia de este concepto es que los rayos de luz que pasan cerca del Sol cambian su trayectoria debido a su campo gravitatorio. Así, las estrellas, fijas aparentemente en una parte del cielo, cerca del Sol aparecen en posiciones diferentes a las que realmente ocupan. Sin embargo, eso no se puede comprobar normalmente, ya que el Sol impide observar las estrellas que están cerca de él en el cielo. Por tanto, solamente se podrá comprobar este fenómeno durante los eclipses de Sol, ya que es entonces cuando las estrellas que están cerca del Sol se hacen visibles. Esto se puede ver más claramente en el dibujo adjunto.

Curvatura de la luz

Durante un eclipse total de Sol, un rayo de luz procedente de una estrella lejana se curva al pasar cerca del Sol. Para un observador, la estrella parece estar situada en una posición en el cielo más alejada del Sol de lo que realmente está. Según Einstein, la máxima separación de una estrella en una posición justo rozando a la superficie del Sol sería de 1.75 segundos de arco (un segundo de arco es una cantidad utilizada en Astronomía para medir distancias en el cielo). La deflexión de la luz disminuye en proporción a la distancia de la estrella respecto al centro del Sol.

Para probar la Teoría General de la Relatividad, un astrónomo necesita fotografiar tantas estrellas como sea posible en la vecindad del Sol durante un eclipse total. Seis meses más tarde, cuando la Tierra se haya movido la mitad de su camino a lo largo de su órbita, y así el Sol no esté en esa parte del cielo, el astrónomo fotografiará de nuevo el campo estelar. Si la teoría es correcta, las estrellas en la foto del eclipse aparecerán desplazadas respecto a la foto sin eclipse, y este desplazamiento variará con la distancia según las predicciones de Einstein.

Eclipse Total del 22 de mayo de 1919. Cortesía RAS.

Aunque este método es muy simple en principio, su puesta en práctica implica tremendas dificultades. Este efecto se ha intentado medir en numerosas ocasiones desde 1919. Sin embargo, los resultados obtenidos han sido descorazonadores, no obteniéndose ningún valor definitivo. En lo único en que coincidían todas las medidas es en descartar el valor ofrecido por la teoría newtoniana, que es justamente la mitad.

En la lista siguiente se indican las medidas más importantes, junto con la incertidumbre en dicha medida (toda medida experimental tiene un error que depende de multitud de factores, por ejemplo 12 ± 1 indica que el valor más probable es 12, pero que podría ser cualquiera entre 12 - 1 = 11 y 12 + 1 = 13, el número entre paréntesis indica la deflexión en segundos de arco) para distintos eclipses:

Eclipse Lugar Deflexión (segundos de arco)
22 mayo 1919 Sobral, Brasil
Isla Príncipe
1.98 ± 0.16
1.61 ± 0.40
21 septiembre 1922 Australia
Australia
Australia
Australia
1.77 ± 0.40
1.42 a 2.16
1.72 ± 0.15
1.82 ± 0.20
9 mayo 1929 Sumatra 2.24 ± 0.10
19 junio 1936 URSS
Japón
2.73 ± 0.31
1.28 a 2.13
20 mayo 1947 Brasil 2.01 ± 0.27
25 febrero 1952 Sudán 1.70 ± 0.10
30 junio 1973 Mauritania 1.66 ± 0.18

Todas estas medidas han mostrado que el proceso en sí es absolutamente crítico. Entre otras cosas, influyen pequeños cambios en la longitud focal, la emulsión fotográfica, efectos ópticos o atmosféricos,... En general, la clave de una medida precisa está en un control estricto de la temperatura de todos los elementos del telescopio y sus alrededores.

Además de todo esto, se añadió otra complicación. Apareció una nueva teoría acerca de la gravedad, la teoría de Brans-Dicke. Esta teoría es muy compleja, por lo que basta con citar que también predice una curvatura de la luz debido al Sol, pero un 8% menos que la de Einstein. Sin embargo, en ninguno de los eclipses se había conseguido una precisión tan grande como para diferenciar ambas teorías.

Interferómetro del Observatorio de Green Bank en 1975, cortesía NRAO.

La solución provino de la radio astronomía. A principios de los años 60, los astrónomos se dieron cuenta de que la radiación de microondas procedente de fuentes astronómicas debía curvarse debido a la acción del Sol igual que lo hace la luz visible de las estrellas. La ventaja adicional de esta técnica es que se pueden detectar dichas ondas en cualquier momento, sin necesidad de que haya un eclipse. A pesar de que los astrónomos encontraron diversas dificultades que no se producen con la luz visible, en 1975, A.B. Fomalont y R.A. Sramek obtuvieron un valor para la deflexión de las microondas en el borde del Sol de 1.761 ± 0.016 segundos de arco. Esto significa que dichos astrónomos confirmaron la teoría de Einstein con una precisión inferior al 1%, rechazando de paso la teoría de Brans-Dicke.

Conceptos Generales de la Relatividad.
Experimento Relativista de Shelios 2001.

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