Una mica més a prop del Big Bang Entrevista a Alícia Sintes, científica

Fa unes setmanes que s’ha celebrat el Dia Internacional de la Dona a la Ciència. Pocs són els noms femenins que encara ressonen quan parlem de camps científics. Però tenim la gran sort de què un d’aquests noms és menorquí. La física Alícia Sintes (Sant Lluís), que forma part de l’experiment que ha detectat les ones gravitacionals, ha fet una aturada a Menorca per donar classes a la Universitat Oberta de Majors i ens ha parlat de com va començar tot: des de la seva curiositat infantil pels estels fins a quan ens queda per veure el Big Bang que va donar com a resultat el nostre Univers.

Com l’Univers, la carrera en física ha de tenir un principi. Com et vas començar a interessar per la ciència i les ones gravitacionals en concret?

He d’agrair als meus pares el fet de ser el que som avui. Quan era petita, hi havia a Sant Lluís una dona escocesa que donava classes d’anglès, a les quals vaig assistir junt amb el meu germà. Era una senyora que havia viscut molt. El seu home era pilot d’avions i venien d’una bona família. Els seus mètodes pedagògics eren terribles, però ens vam fer molt amigues. Anava a les classes d’anglès, on no entenia res. I després quedava una estona més i em mostrava altres coses, com fotos del National Geographic, coses sobre flores, o sortíem a fora i em deia “allò és la Via Làctia”. Aquesta dona va despertar en mi la curiositat.

Jo tenia clar que estudiar m’obriria portes a la meva vida. M’agrada fer-me preguntes, que a vegades no tenen resposta. Si a una persona li agrada la naturalesa, estudiar ciències és lo normal. Podria haver triat qualsevol ciència, però la física et permet adreça-te a totes les preguntes, des de lo més gran a lo més petit.

Mentre feia el doctorat vaig anar a una escola d’estiu a Aberdeen (Escòcia), on hi va haver diverses conferències sobre ones gravitacionals i em va encantar. A Espanya hi havia un grup que feia feina amb detectors ressonants i hi vaig contactar perquè em volia dedicar a estudiar-les. I em van adreçar a persona de molt de renom dintre del camp, al qual havien anomenat director de l’Institut Max Planck (un centre de referència mundial en física) en aquell moment, el professor Bernard Schultz, i li vaig proposar d’anar a fer feina amb ell. L’any 1997 vaig anar cap allà amb una beca Marie Curie i vaig començar a treballar en les ones gravitacionals. L’any 97 precisament es va obrir la col·laboració a LIGO, i he participat des de la primera reunió.

Quan vaig tenir la possibilitat de treure una plaça de professora, al 2002, torn a Palma a fer classes, que combinava amb la feina al Max Planck. Ho vaig mantenir fins que vaig tenir la meva filla, que va ser quan vam decidir quedar a Palma. Sí que mantenc a la UIB, amb identitat pròpia, el grup de treball amb LIGO, sense haver de dependre del Max Planck. Per tant, la UIB hi forma part de manera oficial.

Creus que el ressò que va tenir la detecció de la primera ona gravitacional és proporcional a la dimensió del descobriment?

El meu món ha tornat loco en els darrers tres anys. El dia 11 de febrer de fa 3 anys vam anunciar la primera detecció, quasi coincidint amb el dia internacional de la dona en la ciència. El ressò ha estat molt més espectacular del què em pensava. La gent no sabia res d’aquestes ones gravitacionals i ara hi ha curiositat. Ho veig en comentaris com el que em van fer a una conferència a Nova York, on ens van fer la broma de “si trobar un apartament a un preu raonable a Manhattan fos tan fàcil com detectar les ones gravitacionals…”. Està dins el llenguatge popular. Sembla que el bosó de Higgs ven més, però li hem fet molta d’ombra.

El ressò popular s’ha traduït en més investigació?

En el seu moment, érem l’únic grup espanyol que ens dedicàvem a les ones gravitacionals. Ara, hi ha dos grups espanyols a LIGO i tres a VIRGO (la branca europea), que han entrat en el darrer any. És un camp emergent, una línia d’investigació que cada vegada desperta més interès. No hi ha hagut cap mes des de l’anunci de la detecció en què no haguem sortit als mitjans. Hem acaparat tots els premis internacionals i cal recordar que els fundadors de LIGO, s’ho han enduit tot. A nivell local, s’ha reconegut molt al grup de la UIB.

A mi se’m va donar una ajuda molt important des del Govern Balear que em va permetre contractar un postdoctoral i un estudiant de doctorat, que per noltros va ser vital i fonamental. I és difícil moure coses així a Espanya. Si realment vols que un país es prengui seriosament aquest tipus de recerca, no és el mateix dir que som dos professors a la UIB que cinc grups, on hi ha físics tant teòrics com experimentals. I que les empreses també en poden treure benefici, si hi ha un retorn clar cap a la societat.

Com és el retorn en la investigació de les ones gravitacionals?

Molt gran. Perquè invertint en ciència, sempre es beneficia a la societat. No és immediat. Però així surten els avanços, que s’acaben traduint en altres coses que s’apliquen en altres camps, i açò fa que s’impulsi l’economia i el benestar social.

En el nostre cas, amb les ones gravitacionals dius: i açò, què?, a banda d’aprofundir en el coneixement de l’Univers. Idò hem desenvolupat uns instruments que són capaços de mesurar pertorbacions de distàncies per davall de la mil·lèsima del tamany del protó. Hem hagut de desenvolupar molta tecnologia, com són els làsers d’alta potència, nous materials, noves suspensions, nous mètodes d’aïllament, sistemes de buit…

A més, hem de resoldre problemes de grans volums de dades, com analitzar aquestes dades. Molts dels problemes que has de resoldre per respondre a una pregunta ens fan treballar en altres camps. Per exemple, l’any 97 em va tocar resoldre un problema amb el corrent elèctric d’un prototip que es desenvolupava a CalTech i a Glasgow. Amb les diferències de corrents, hi havia un soroll de fons a al corrent elèctric, i me les vaig haver d’enginyar per resoldre’l. L’alegria va venir un any més tard, quan em van contactar de l’hospital clínic d’Innsbruck, on els cardiòlegs estaven aplicant aquesta solució a la tècnica de resurrecció cardiopulmonar.

I aplicacions mèdiques n’hi ha hagut més.

Què són exactament les ones gravitacionals?

Són pertorbacions de l’espai-temps produïdes per matèria en moviment.

La teoria d’Einstein, del 1915, que era molt complexa i molt sofisticada, ens diu que la gravetat no és una força qualsevol, sinó que està relacionada amb la curvatura de l’espai-temps. D’alguna manera la matèria li diu a l’espai-temps com s’ha de corbar i la curvatura de l’espai-temps li diu a la matèria com s’ha de moure. Més complicat encara: tenim matèria en moviment. Si aquesta matèria està en moviment, tenim una curvatura que s’ha d’adaptar als moviments de la matèria. La mateixa teoria diu que açò no és possible de forma instantània perquè, com a molt, qualsevol cosa només pot viatjar a la velocitat de la llum. Per tant, tenim matèria que es mou i la curvatura de l’espai-temps que s’intenta adaptar però no ho pot fer de manera instantània. Açò produeix pertorbacions damunt la mateixa curvatura: les ones gravitacionals. Per fer-ho fàcil: són com les ones de so damunt d’un tambor quan el feim sonar.

Quina particularitat tenen i perquè són tan importants per a la ciència?

Qualsevol cosa que es mou produeix ones gravitacionals. Les persones produïm ones gravitacionals, però d’una intensitat molt baixa. Amb els instruments que s’han desenvolupat en aquestes darreres dècades, només som capaços de mesurar ones gravitacionals dels fenòmens més energètics i catastròfics de l’univers, com fusions d’estels de neutrons, explosions de supernova, fusions de forats negres…fins i tot del fenomen més catastròfic que ens podem imaginar, el Big Bang. Allà és on realment ens agradaria arribar.

Arribarem a veure el Big Bang?

Queda molt per arribar al Big Bang, perquè necessitam instruments més sensibles. Les ones gravitacionals ens aporten informació dels fenòmens més fascinants que ocorren i poden ocorrir. Lo interessant és primer detectar-les i extreure tota la informació que puguem. Quan es produeixen, les ones gravitacionals emanen en totes direccions i ho pertorben tot. Però com més lluny és l’ona del fenomen que l’ha generat, més dèbil és. I quan arriben a la Terra, tenen una intensitat extremadament petita. Açò vol dir que hem d’emprar instruments de mesura que siguin capaços de detectar variacions en l’espai-temps per davall de la mil·lèsima del tamany d’un protó.

Per aquest motiu sorgeix el grup de recerca de la UIB i tothom implicat en el LIGO.

Einstein va ser el primer en estudiar si la seva teoria admetria com a solucions les ones gravitacionals. Ell no va creure que l’home mai seria capaç de detectar-les, trobava que era impossible. Amb LIGO hem demostrat que és possible, gràcies als detectors interferomètrics i desenvolupar tota la tecnologia implicada. Per açò hi ha hagut un premi Nobel a Reiner Weiss, que va ser el que va impulsar l’experiment amb instruments quilomètrics, junt amb Kip Thorne i Barry Barish. Ara mateix hi ha uns 20 països col·laborant a LIGO i a VIRGO, que és el projecte europeu, som unes 300 persones.

Com es posa en marxa LIGO?

Tot comença a finals dels anys 70 amb la investigació de Weiss. La proposta de LIGO és de final dels anys 80. I finalment als 90 es comencen a construir els instruments de mesura a diferents punts del món: els Estats Units, Alemanya, Itàlia i Japó. Van estar operant gairebé durant una dècada, amb intermitències. L’any 2010 s’aturen, perquè cap al 2008 ja hi ha finançament per fer les millores de tots els instruments de mesura, el que es coneix com Advanced LIGO. Des d’un primer moment es va tenir en compte que seria un projecte en dues etapes: la primera seria per demostrar el concepte de funcionament; i la segona per fer les primeres deteccions. Es va demostrar que el concepte funcionava amb la primera etapa. I estem treballant en la segona, a la que encara li queden alguns anys de disseny. De fet, va ser una sorpresa enorme que el primer dia que es va posar l’instrument en marxa, es va detectar la primera ona gravitacional, l’any 2016. Llavors estava tot en mode de test.

Ens ajudaran les ones gravitacionals a entendre l’Univers?

Clar que sí. I ens donaran respostes i segurament més preguntes de les que ara tenim. El que tenim ara són uns instruments que ens obriran una nova era en la investigació de l’Univers, perquè ens ajuden a estudiar unes ones que tenen unes propietats totalment diferents de les de la llum, que és el que fins ara ens ha donat més informació del cosmos. Per tant, la informació que podem obtenir és diferent de la que s’ha tingut fins ara amb els telescopis tradicionals. O informació diferent de la que ens poden donar nous missatgers, com els neutrins.

Les ones gravitacionals també ens permetran donar resposta en diferents camps, com l’astrofísica, la cosmologia i la física fonamental. Ens permetrà posar límits a la Teoria de la Relativitat General. També ens permetrà entendre si els forats negres són com els que explica aquesta teoria o no. Ens ajudarà a explicar l’expansió accelerada de l’Univers. Bàsicament, tot el que coneixem. Potser ens poden ajudar a descobrir fenòmens que ara mateix ni ens imaginam.

També entendrem com es va produir el Big Bang, l’origen de l’Univers que coneixem?

Respecte del Big Bang, ens esperam un fons còsmic, igual que el de microones, d’ones gravitacionals que van sorgir en el moment inicial de l’Univers. El veurem? Depèn del que va passar. Per ara, podem anar descartant algunes teories molt exòtiques sobre el que va ocórrer, com algunes de les teories de cordes. Si anem a les teories d’inflació estàndards, veiem com aquest fons còsmic està molt per davall del que poden captar els instruments que tenim ara. Per tant, encara ens hi queda molt per arribar a la sensibilitat necessària per detectar-lo.

Sembla gairebé impossible desenvolupar instruments encara més sensibles.

Fa anys que estem treballant en instruments més sensibles dels que ara funcionen. Jo fa 10 anys que estic fent feina amb el que anomenem Telescopi Einstein. Es tracta d’un instrument de forma triangular, de 10 kilòmetres per banda i que aniria soterrat i empraria tecnologia criogènica. Estem rallant de què, amb un poc de sort i si hi hagués finançament, potser funcionaria cap als anys 40. També estem treballant amb un experiment que es diu LISA, que va ser aprovat com a missió de l’Agència Espacial Europea i té data de llançament: el 2034.

Quan parlam de grans experiments com aquests, el temps és llarg. La idea de LIGO va començar als anys 70 i funciona ara. Jo espero veure la missió LISA abans de jubilar-me. Hi ha molta feina a fer i en molts de camps.

Quina de les deteccions d’ones gravitacionals ha aportat més dades fins ara?

Hem vist 11 deteccions. Ara els instruments estan aturats, i es tornaran a posar en funcionament aquesta primavera. Si realment hem aconseguit millorar la sensibilitat, fusions de forats negres en veurem de forma rutinària. Però la detecció 11 va ser la fusió d’estels de neutrons, que són estels amb el doble de massa que el nostre Sol i un radi de 10 kilòmetres. HI havia molta matèria comprimida que va sortir disparada, es va escampar. I també vam veure una kilonova, que és un fenomen que ocorre després de la fusió dels dos estels i que explica la creació de tots els elements més pesants que el ferro: or, platí, plom, etc. Components que tenim aquí a la Terra, ara sabem que són el resultat de la fusió d’estels de neutrons. Qualsevol anell d’or, per exemple, prové de la fusió de dos estels de neutrons. Més que mai podem dir que som pols d’estrelles, com deia en Carl Sagan.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *