Una misión de cine

El primer gran espectáculo celestial de este verano de 2005 viene de manos de la NASA. La misión tiene nombre de película: Deep Impact (Impacto profundo). El filme en cuestión al que hace alusión este proyecto de la agencia espacial americana es una superproducción de Hollywood de 1998. Un grupo de héroes estadounidenses dan su vida por salvar a la Tierra del impacto de un meteorito que habría acabado con todas las formas de vida, tal y como ocurrió con los dinosaurios en su momento. Salvando los espectaculares efectos especiales, la película tiene un guión bastante simplón y unos argumentos científicos más que discutibles.
En cambio la misión Deep Impact de la NASA es rica tanto en espectáculo como para la investigación. El pasado 12 de enero la lanzaban desde Cabo Cañaveral al espacio. Se trata de un módulo de 1 metro de diámetro y 372 kilogramos de peso que tiene como destino el cometa Tempel I. El módulo se compone de dos partes. Por un lado está el cuerpo central que dispone de dos telescopios de alta precisión, un panel solar, y un propulsor para el periodo inicial. Por otro tenemos una sonda, de la que hablaremos en los siguientes párrafos.
El primer mes en el espacio se dedicó a ajustar la trayectoria y calibrar los elementos de observación. Para ello utilizaron la Luna y Júpiter, que en ese momento se encontraban alineados con la Deep Impact. Los siguientes 4 meses, que incluyen el momento presente, pertenecen a la llamada fase de crucero, en la que la Deep Impact toma rumbo hacia el cometa Tempel I. Este cometa completa una órbita elíptica alrededor del Sol cada 5 años y medio. La penúltima fase de la misión tendrá lugar cuando el cometa se encuentre más cerca del Sol y visible desde la tierra. En este periodo la Deep Impact se dedicará a observar con todo lujo de detalle al Tempel I. Esta fase comenzará a principios de mayo, y terminará el 30 de junio. Sin embargo, los últimos cinco días de la misión (desde el 30 de junio hasta el 4 de julio) serán los más interesantes. La Deep Impact estará en ruta de colisión con el cometa. Esto quiere decir que si no hiciera nada, acabaría chocando con él. Durante estos 5 días se dedicará a ajustar bien la trayectoria para lanzar contra el cometa la sonda antes mencionada. El objetivo de la sonda es hacer un buen cráter en el cometa. Se espera que el cráter tenga desde 10 hasta 200 metros de diámetro, y desde 4, hasta 30 metros de profundidad.
En el mismo instante en que la sonda sea lanzada, el módulo comenzará a modificar su trayectoria para no acabar chocando con el cometa, tal y como se pretende que haga la sonda. Durante el mes de julio, se dedicará a observar el estropicio que haya provocado la sonda. Según sea el tamaño del cráter, y la forma de la nube de partículas que salgan despedidas, se podrá conocer la composición, densidad, porosidad y resistencia de los materiales del cráter. Así mismo se espera que el núcleo del cometa quede en parte al descubierto para su estudio. Todo esto será observado por el módulo, que estará a unos 700 kilómetros de distancia. Los telescopios Hubble y Chandra, que orbitan la tierra, también participarán en la observación.
El patriótico 4 de julio será el día en el que la sonda impacte con el cometa. Ese día el Tempel I será visible desde la Tierra, y si los destrozos son suficientes tal vez sea visible el propio impacto. En un día tradicionalmente de fuegos artificiales en todas las ciudades de Estados Unidos, asistiremos también a los primeros fuegos artificiales fuera de la Tierra. La NASA nos trae un espectáculo que seguro merece la pena no perderse.


Deep Impact

Si hay que ir, se va

Los habitantes del planeta Malacandra (Marte) se sorprendían cuando el británico Ramson les explicaba la importancia que tienen los medios de transporte en la Tierra. Claro que el planeta marciano que nos relata C.S. Lewis en su novela “Lejos del planeta silencioso” tiene todo tipo de recursos a disposición de sus habitantes, y por tanto acaba con la necesidad de transportar nada. Los humanos somos siempre un poco más complicados que cualquier cosa.
No hace falta decir que la historia del transporte es tan antigua como la invención de la rueda. El objetivo desde entonces ha sido encontrar formas de llegar a cualquier lugar lo antes posible y de una forma económica y segura. No estaremos tranquilos hasta que llevemos al límite las posibilidades del transporte. El caso extremo es lo que la ciencia-ficción bautizó como teletransporte, es decir, una especie de artilugio que te haría desaparecer de un lugar e instantáneamente aparecer en cualquier otro. Esta idea es bien antigua en la literatura, pero se hizo muy conocida a partir de la serie de televisión “Star Trek” de finales de los 60.
En 1993, el teletransporte abandonó el ámbito de la ficción para pasar a ser ciencia teórica, de manos del físico Charles Bennett y un grupo de investigación de la IBM, que confirmaron la posibilidad del llamado teletransporte cuántico. La noticia se publicó primero en la reunión anual de la American Physical Society celebrada en marzo de dicho año, y llevada poco después a los cánones de la ciencia por su publicación en el Physical Review Letters.
Finalmente en 1998, físicos de California Institute of Technology (Caltech) en colaboración con dos grupos de investigación europeos, consiguieron llevar a la práctica lo publicado en 1993, y teletransportaron un fotón. Sí, es poca cosa, pero por algo había que empezar. Tal y como Bennett publicaba, existe una condición indispensable para poder efectuar este teletransporte: Para obtener el fotón que queremos en el lugar de llegada, es imprescindible destruir aquel que teníamos en el lugar de partida. Y efectivamente esto se consiguió así. Un fotón llega al puerto de salida y es destruido para generar un impulso electromagnético (otro fotón) que conserva las características propias del primer fotón. Este impulso se propaga por un cable coaxial, y cuando alcanza el puerto de llegada, genera un fotón idéntico al original. Todo esto se consigue haciendo verdaderas piruetas que “sortean” en cierto modo el Principio de Indeterminación de Heisemberg. Pero eso es largo de contar.
Más tarde físicos de la National Australian University consiguieron teletransportar un haz de luz coherente (un láser). Ya se complica un poco más la cosa. Aunque dicho mal y pronto, es algo así como poner en fila los fotones para repetir el mismo proceso de antes.
Lo que de verdad sería de extrema complejidad es teletransportar por ejemplo algún ser vivo. Usemos, como en otras ocasiones, un pobre ratoncito. Sería necesario teletransportar uno a uno sus 10^26 átomos, y colocarlos de forma ordenada, tal y como estaban en el ratón original. Olvidémonos de la poca gracia que le hará al ratón el ser destruido en un sitio para después ser creado en otro. El problema más importante es tratar con suficiente rapidez esos 10^26 átomos. Estamos hablando de trillones de trillones de átomos. No sólo necesitamos un sistema de procesado superpotente, que teletransporte átomos (que ya es mucho más que fotones), sino también un medio de destruir el ratón inicial de una forma rápida, coherente, y que no afecte a su estructura conforme se realiza el proceso. Vamos, que de momento sólo cabe pensar en una carnicería. No hemos hecho más que empezar con este tipo de temas tan espectaculares.

Límites a nuestra imaginación

En el presente 2005, Año Mundial de la Física, es tiempo de replantearse las formas y los fondos de nuestras teorías fundamentales. Para ello, historiadores de la ciencia, físicos y filósofos de todo el mundo se reunieron a mediados del pasado mes de marzo en La Orotava (Tenerife). Mucho se dijo y más queda por decir sobre cómo vemos a posteriori la evolución de las teorías más importantes de la física.
Es cierto que nuestra imaginación no tiene límites, pero también hemos podido observar que la inventiva se desarrolla a veces lenta y torpemente. Claro que esto es fácil de decir mirando atrás. Pero bien podemos y debemos aprender de ello. Por lo tanto buscamos nuevas formas de imaginar, y también seleccionamos aquellas que es mejor ir olvidando.
Demócrito, filósofo atomista de la antigua Grecia, mira una piedra mientras toma el sol en la plaza-foro de Mileto (evidentemente, fantaseo tal y como se hizo con Newton y la manzana). Ayudándose de otra piedra, parte la primera en dos trozos. Piensa: “Llegará un momento en el que no podré romper la piedra en más trocitos”. Y llama átomos a esos trocitos minúsculos e indivisibles. ¿Cómo se imaginaría entonces que eran esos átomos? Tal vez con forma de bolitas, o parecido… A principios del siglo XX ya estaba bien establecida la idea del átomo como un mazacote duro y más o menos esférico. Hoy nos lo imaginamos como un apiñamiento de protones y neutrones, entre los que la física de partículas ha postulado todavía más partículas. Pensamos que puede haber en el núcleo de los átomos algo parecido a un fenómeno de mareas, como la tierra con la luna. ¿Cuál es la forma de los electrones, protones y neutrones? ¿Son esféricos o de otra manera? ¿Por qué son, por ejemplo, iguales todos los neutrones? Seguimos descubriendo nuevas partículas y sus propiedades, ¿pero qué da sentido al conjunto? La estructura interna del electrón, por ejemplo, es un elemento clave para unir la electrodinámica con la teoría de partículas. Hay toda una revolución a la vista.
Otro tema. Acostumbrados a que las ondas se propaguen por un medio material (sonido en el aire, ondas por la superficie de líquidos…), era impensable que la luz pudiera ser una onda que se propagara por el vacío. Hasta tal punto era inconcebible, que Michelson murió pensando que había fracasado en demostrar la existencia de un medio “especial” llamado éter, por el que se propagaba la luz. Casi treinta años quebrándose la cabeza con este éter que al final Einstein tiraba por tierra de una forma (a posteriori) sorprendentemente sencilla. La luz se propaga en el vacío, y ahora nos parece lo más evidente del mundo. Incluso hemos llegado a manipular el campo electromagnético, que es el dominio en el que se propaga la luz, de todas las formas posibles. Lo usamos para comunicarnos (radio, televisión, telefonía móvil, satélites…), lo hacemos seguir el camino que queremos (fibra óptica), lo anulamos, lo llenamos de ruido… Pero Einstein postuló otro campo a base de ondas que se propagan en el vacío (Imaginado el primero es fácil imaginarse todos los demás). Nos referimos al campo gravitatorio. Claro que, si podemos detectar ondas electromagnéticas (fotones), ¿cómo es que no detectamos ondas gravitatorias (gravitones)? La cuarta parte del presupuesto de Fundación Nacional de la Ciencia de EE.UU. está dedicada a aparatos que detecten estas partículas. Michelson murió con una idea fija: “Las ondas nunca se propagan en el vacío”. No encontró el éter que buscaba. ¿Se estará repitiendo la historia? Tal vez sea demasiado fija la idea de un campo gravitatorio con propiedades semejantes a las del electromagnético. Y tal vez nos vayamos a la tumba decepcionados por no encontrar ese gravitón en el que siempre creímos. Una nueva naturaleza del campo gravitatorio la propone la teoría de cuerdas. Pero si no llega a funcionar, haremos borrón y cuenta nueva las veces que sea necesario.