Por: Alfonso Padilla Vivanco*
Aproximadamente en el año 20 a. C., durante el conflicto entre Roma y Cártago, se cree que el ingeniero militar romano Marco Vitrubio Pollio, da a conocer un instrumento basado en engranes para medir distancias. Este mecanismo era útil, indirectamente, para calcular el tiempo entre un pueblo y otro, necesario para que las legiones romanas se desplazaran. No se sabe con precisión histórica quién fue el inventor del primer odómetro, algunos historiadores se lo atribuyen a Arquímedes de Siracusa, y otros incluso a ingenieros militares romanos, de alrededor del año 123 a. C. Lo cierto es que para la época del polímata florentino del renacimiento italiano, Leonardo da Vinci, el instrumento era ya muy conocido y, particularmente, el sabio renacentista estaba muy interesado en su funcionamiento. Se cree que intentó construir uno de ellos, debido a los bocetos que se encontraron entre sus pertenencias.
Medir la distancia de un punto a otro o el tamaño de los objetos que nos rodean ha sido una labor que, prácticamente, todos los seres humanos han realizado, en todas las épocas y en todas las latitudes de nuestro planeta. Justamente, en el siglo III a. C., el académico griego Eratóstenes realizó la que se cree fue la primera medición aproximada del radio de la Tierra, usó para ello un reloj de Sol. Su medición, aunque no fue exacta, se acercó bastante a la real, es por lo que actualmente es considerado el primero en medir el tamaño del globo terráqueo. La historia de cómo midió se puede ver en el libro: El prisma y el péndulo. Los diez experimentos más bellos de la ciencia. Escrito por Robert P. Crease.
Mediciones de alta precisión ahora son muy importantes en entornos industriales, en donde no es extraño, muchas de las veces, tener que medir pequeñas distancias del orden de las micras (1 metro = 1,000,000 micras) o del orden de los nanómetros (1 metro = 1,000,000,000 nanómetros). Este tipo de mediciones no pueden realizarse usando equipos de medición convencionales. Por ello, un instrumento fiable muy común para estos fines es el interferómetro óptico. Este dispositivo basa su funcionamiento en la premisa de que la luz se comporta como una onda electromagnética. El principio básico de la interferometría óptica se puede probar durante la interacción de dos ondas luminosas. Esto se puede observar en las olas del mar, si dos olas se encuentran una con la otra y coinciden las crestas, se dice que la interferencia es constructiva (ondas en fase), si coincide la cresta de una con el valle de la otra, se produce interferencia destructiva (ondas fuera de fase). Esto es similar cuando se usan ondas luminosas, sin embargo, la manifestación de la interferencia constructiva o destructiva, se puede ver en las distribuciones de intensidad, conocidos como interferogramas. Un ejemplo similar de éstos, se pueden ver en las manchas de aceite sobre asfalto, en lo días lluviosos.
A partir de los interferogramas, realizados ex profeso, usando dispositivos ópticos, mesas neumáticas y láseres, así como procesamiento de datos por computadora, mediante software especializado, se logra obtener medidas de alta precisión. Algunos de los interferómetros más populares son el de Michelson, el Fizeau y el Mach-Zehnder, este último además empleado en holografía digital. Para generar un interferograma usando un sistema interferométrico, éste deberá de disponer, habitualmente, de dos brazos, por los cuales la luz viaja. Uno de ellos, es conocido como haz objeto y el otro como haz de referencia.
Uno de los grandes éxitos de las mediciones de muy alta precisión, fue la comprobación de las ondas gravitacionales (oscilaciones del espacio-tiempo). Este importante logro se alcanzó, por primera vez, en el año 2015, gracias a un interferómetro, conocido como LIGO, que es el acrónimo de: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory. Son realmente, dos instrumentos gemelos que se encuentran, en Livingston, Louisiana y en Hanford, Washington, en los Estados Unidos. Los brazos de cada LIGO miden 4 kilómetros de longitud, es un interferómetro en forma de L. Con éste, se pudieron detectar ondas gravitacionales, que solo se habían predicho de forma teórica. Para inicios de 2016, el 11 de febrero, se pudo comprobar, completamente, su existencia. Las ondas gravitacionales son invisibles y forman parte de las predicciones de la teoría de la relatividad general, propuesta desde 1915, por Albert Einstein. Con el hallazgo experimental de éstas, se reafirma esta teoría.
La señal gravitacional detectada tiene el código GW150914, GW viene de gravitational wave y los números son la fecha en inglés de la primera detección. Estas señales vienen del espacio exterior y seguirán siendo estudiadas, debido a la importancia que tienen para estudiar: agujeros negros.
*Universidad Politécnica de Tulancingo
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