retardo temporal

Un rayo de luz que pasa cerca de un cuerpo masivo se desvía: este es el efecto de lente gravitacional, conocido por las imágenes de galaxias lejanas. Los astrofísicos tomaron como base un agujero negro en rotación (el espacio-tiempo de Kerr) y añadieron una pequeña corrección a la forma en que se propaga la propia luz.

Dos fotones se encuentran en un espejo semitransparente. Si llegan exactamente al mismo tiempo, siempre salen juntos, codo con codo, como gemelos que no quieren separarse. Este efecto, descubierto en 1987, se convirtió en la base de una regla cuántica para medir diminutos retrasos.

Durante décadas, la radioastronomía ha escuchado el cosmos con la esperanza de captar transmisiones de radio de banda estrecha, la «voz» tecnológica de lejanos exoplanetas.

Dos reglas muestran una longitud ligeramente distinta de la misma mesa. Así se ve aproximadamente la situación en cosmología con la constante de Hubble, el número que indica a qué velocidad se expande el universo.

Coloca dos despertadores idénticos sobre una mesa y ponlos en marcha a la vez. Si uno de ellos se encuentra sobre una superficie resbaladiza y empieza a deslizarse lentamente, su marcha se alterará y, al cabo de un minuto, sonarán desincronizados. Más o menos así funciona el nuevo método propuesto por astrofísicos para los agujeros negros supermasivos.

En los enormes aceleradores, las partículas atraviesan los detectores en milmillonésimas de segundo, y para distinguirlas entre sí se necesita un cronómetro de increíble precisión. El nuevo detector µRWELL-PICOSEC actúa como tal cronómetro: captura el momento del paso de una partícula con una precisión de 48 picosegundos, es decir, 48 billonésimas de segundo.

En 2017, el detector IceCube captó un neutrino de la galaxia lejana TXS 0506+056. Es como oír un timbre al otro lado del océano: la señal llegó de donde nacen las partículas más energéticas del universo. Junto con el neutrino, los astrónomos observaron un destello de rayos gamma y, dos o tres años después, ondas de radio. ¿Por qué se retrasó la radio?

Se lanzan dos monedas en ciudades distintas, pero siempre caen del mismo lado. Los físicos llaman a esto entrelazamiento: las partículas se comportan como si hubiera un hilo invisible entre ellas. Pero ¿y si el hilo no fuera instantáneo, sino simplemente muy rápido, aunque sin superar la velocidad de la luz?

Las ondas gravitacionales son ondulaciones del espacio que generan, por ejemplo, pares de agujeros negros supermasivos que orbitan entre sí. Para detectarlas, los científicos observan púlsares, estrellas muertas que emiten pulsos de radio con la precisión de un reloj.

Una pareja de estrellas de neutrones es como dos bolas pesadas que se acercan lentamente en espiral. Nacieron juntas a partir de un sistema binario de estrellas masivas, pero hasta la colisión pueden pasar cientos de millones de años. Cuando las bolas finalmente chocan, se produce un estallido corto de rayos gamma: una explosión brillantísima que se ve a través de medio universo.

El tiempo fluye más lento cerca del suelo que en el techo — así lo predijo Einstein en la teoría de la relatividad. Para notar esa diminuta diferencia, los físicos proponen usar un par de fotones, enlazados como las voces de un dúo.

La luz del cuásar PS J2305+3714 viaja hacia nosotros durante más de once mil millones de años. En el camino, pasa cerca de una galaxia masiva que, con su gravedad, curva su trayectoria, como una bola pesada hunde una sábana tensa.

La masa curva el espacio-tiempo, como una piedra pesada que hunde el asfalto de una carretera. La luz, al pasar, rodea esa abolladura, su camino se alarga y se retrasa. Los astrónomos han observado este efecto Shapiro muchas veces cerca del Sol y los planetas. El nuevo plan propone reproducir el retraso en una mesa de laboratorio.

Una regla hecha de luz: así podría llamarse el nuevo método para medir diminutos retardos temporales. En 1987, Chong Ki Hong, Zhe-Yu Ou y Leonard Mandel notaron que si dos fotones indistinguibles llegan simultáneamente a un divisor de haz, siempre salen juntos por el mismo puerto.