Kip Thorne: Un hombre interestelar

Kip Thorne (79) recuerda el episodio con nitidez. “Tenía ocho años y mi madre sostenía una tiza en la mano”, cuenta. Sobre la vereda de la esquina de su casa, en Logan (Utah), ella trazó un sol con un metro de diámetro. Luego fue sucesivamente dibujando a escala el tamaño de los planetas y su respectiva ubicación. “Yo me había enamorado de esta idea de cómo los planetas orbitaban en torno al Sol en una charla a la que me había llevado mi madre”, dice. El problema surgió cuando quisieron ubicar a Plutón. “Tuvimos que caminar bastante, hasta llegar al pueblo de al lado”, cuenta. El ejercicio lúdico le había permitido comprender las enormes dimensiones del Universo, un tema que no solo lo apasionó desde ese preciso momento, sino que también marcaría su futuro.

Casi 70 años después, para ser exactos el 3 de octubre de 2017, Thorne fue anunciado como uno de los galardonados con el Premio Nobel de Física, por su histórica contribución en la detección de ondas gravitacionales. Los otros dos fueron Rainer Weiss y Barry Barish. El secretario general de la
Real Academia de Ciencias Sueca, Göran Hansson, lo catalogó como un “descubrimiento que sacudió al mundo”, al permitir “escuchar” la actividad del Universo desde una nueva perspectiva, como una colisión de hoyos negros ocurrida a 1.300 millones de años luz de la Tierra.

A mediados de los años 70, Thorne pensó por primera vez que había una probabilidad realista de capturar las ondas gravitacionales. “Nos propusimos hacer todo lo que estuviera a nuestro alcance para lograrlo”. - Kip Thorne, Premio Nobel de Física

Criado en una familia de origen mormona bastante atípica, pues sus padres mantenían una actitud abierta con respecto a otros credos, Thorne fue progresivamente alejándose de la fe. “Yo perdí interés en la religión cuando empecé a estudiar en la universidad, pues no me entregaba nada que yo realmente pudiera verificar, tampoco me explicaba lo que observábamos del Universo, así que dejó de interesarme”, sostiene. Sin embargo, piensa que la ciencia puede ser plenamente compatible con la creencia en Dios. “Hay un número considerable de grandes científicos que son muy religiosos”, agrega.

Einstein y una suscripción a Penthouse

A los 13 años se encontró con el libro 1, 2, 3… infinito, del cosmólogo George Gamow, quien había huido de la Unión Soviética para radicarse en Estados Unidos. Fue la primera vez que Thorne leyó sobre las teorías de la relatividad de Albert Einstein. “El libro me impactó, pude dimensionar el poder de las leyes de la naturaleza y de cómo el Universo evoluciona y cambia permanentemente”, cuenta.

Entre los físicos hay un permanente debate sobre cuáles son las mentes que más han contribuido a la comprensión del Universo, sitial que generalmente suelen disputarse Isaac Newton y Albert Einstein. “Yo tiendo a inclinarme por Einstein, pero para ser justos, hay que considerar que vivieron en distintas épocas”, señala Thorne.

Einstein había sido el primero en predecir la existencia de las ondas gravitacionales en 1916. En el marco de su teoría general de la relatividad afirmaba que en el Universo existían cuerpos en movimiento que al interactuar con otros liberaban energía y generaban estas ondas, tal como en la fusión de hoyos negros. La metáfora más común al explicar este comportamiento es el movimiento ondulatorio que se genera cuado una piedra cae en una piscina. Sin embargo, el físico alemán señaló que estas reacciones se generaban a distancias tan lejanas, que no podrían ser detectadas al momento de llegar a la Tierra. Como suele ocurrir en la ciencia, rápidamente diversos investigadores iniciaron los intentos por capturar las ondas.

Tras obtener honores por una publicación denominada Geometría de cuatro dimensiones, a los 17 años, Thorne se dirigió a la Universidad de Princeton para profundizar en el análisis de las ondas gravitacionales, bajo la dirección del profesor John Wheeler, una de las eminencias de la física de la época.

En un viaje a los Alpes franceses, en 1963, donde Thorne asistió a una escuela de verano, comprendió que las ondas gravitacionales podían ser vitales en la comprensión del Universo. Profundamente convencido, formó un equipo altamente calificado en el Instituto Tecnológico de California (Caltech), que se dedicó a investigar sobre las ondas gravitacionales y los hoyos negros. “Junto a mis estudiantes empezamos a desarrollar una visión de que las ondas gravitacionales podrían revolucionar nuestra forma de entender el Universo”, comenta.

Con sus poleras hawaianas y un pelo largo rojizo, el aspecto físico de Kip Thorne se asemejaba al de los hippies de la época. Su trato era personal y muy cercano con los alumnos. Sin embargo, el científico chileno Fernando Echeverría, quien fue su alumno de doctorado en Caltech, recuerda que el descuido de Thorne frente a la vestimenta no se extendía a la ciencia. Otra característica que valoran quienes han trabajado con él es su sencillez. “Cuando publicaba algún paper con sus alumnos, siempre se ponía al final en el listado de autores”, añade Echeverría.

Por su parte, el académico del Instituto de Astrofísica de la UC, Andreas Reisenegger, quien tuvo a Thorne como profesor a finales de los años 80, lo recuerda como alguien que daba mucha importancia a sus clases. “Era muy exigente, pero muy dedicado y el curso de física clásica que tuve con él es el mejor que he tenido en mi vida”, asegura.

"Fuimos tremendamente honestos en nuestra presentación. Les explicamos a las autoridades que el proyecto iba a constar de dos prototipos y que era altamente probable que con el de primera generación, que costaba 300 millones de dólares, no íbamos a ver absolutamente nada" - Kip Thorne, Premio Nobel de Física

A mediados de los años 70, Thorne pensó por primera vez que había una probabilidad realista de capturar las ondas gravitacionales. “Nos propusimos hacer todo lo que estuviera a nuestro alcance para lograrlo”, cuenta. En Caltech consiguió apoyo para profundizar la investigación y poco después empezó a colaborar con el científico Rainer Weiss, del MIT, y con el ruso Vladimir Braginsky.

La fuerte determinación de Thorne resultaba particularmente relevante en una época en la que no había certeza científica exacta sobre muchos temas, como los agujeros negros. Este fue justamente la razón de una apuesta que enfrentó en 1974 a Thorne con su amigo Stephen Hawking. ¿Era el objeto cósmico denominado Cygnus X-1 un hoyo negro?

“Por esa época no teníamos evidencia de la existencia de los agujeros negros, pero se detectaron rayos X que provenían de un gas muy caliente, cercano a lo que yo creía era un hoyo negro y Stephen pensó que no lo era”, recuerda Thorne. El final lo admite sin mayor aspaviento. “Yo gané la apuesta”, y con ello una suscripción a la revista erótica masculina Penthouse, gentileza de Mr. Hawking.

Un poderoso interferómetro de láser

Desde fines de los sesenta se habían multiplicado los intentos y prototipos para perfeccionar el interferómetro láser, el instrumento que capturara el paso de la onda gravitacional. Fue recién en 1989 que Thorne y su equipo lograron generar una propuesta que la National Science Foundation y el Congreso estadounidense accedieron a financiar. Parecía imposible, pues no tenían resultados concretos que mostrar. “¿Tuvimos dudas? Nunca estuvimos completamente seguros, pero gradualmente me fui convenciendo de que tendríamos éxito”, afirma.

“Hubo honestidad en nuestra presentación. Les explicamos a las autoridades que el proyecto iba a constar de dos prototipos y que era altamente probable que con el de primera generación, que costaba 300 millones de dólares, no íbamos a ver absolutamente nada”, cuenta Thorne.

Sin embargo, este les iba a permitir generar la experiencia y el aprendizaje necesario para desarrollar los detectores de segunda generación. “Nos respaldaron durante todo el proceso, no tuvimos recortes de presupuesto”, añade con orgullo. El proyecto LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) consta de dos observatorios interferómetros de láser, extremadamente precisos en la edición de las interferencias de ondas. Separados por una distancia de cerca de tres mil kilómetros, el primero está ubicado en Livingston, en el sur de Estados Unidos (Louisiana), y el segundo en Hanford, en el noroeste (Washington).

Cada uno de los observatorios está compuesto por dos brazos perpendiculares con forma de “L”, que miden cada uno cuatro kilómetros, y son recorridos constantemente por un haz de luz de láser. Precisamente, la apuesta de Thorne y su equipo era que cuando una onda gravitacional arribara al planeta Tierra alteraría el recorrido habitual del láser.

Eran las 2:54 de la madrugada del 14 de septiembre de 2015 en Hanford y Livingston, cuando el interferómetro láser capturó una diferencia del orden de un cienmillonésimo del tamaño de un átomo. Esa fue la magnitud de la onda gravitacional del choque de dos hoyos negros que se registró hace mucho tiempo, a 1.300 millones de años luz de la Tierra. La alteración de frecuencia fue descrita como el “chirrido” audible de un ave que duró apenas 0,2 segundos, pero que significó, al
mismo tiempo, uno de los logros más importantes de la ciencia moderna.

A casi cien años de su anuncio, Einstein nuevamente tenía razón con respecto a la existencia de las ondas gravitacionales. Todo gracias a la comprobación de Kip Thorne y su equipo. “Creo que, de estar vivo, más que agradecer el haberle dado sustento a su teoría, Einstein apreciaría que LIGO permita observar el Universo desde una perspectiva totalmente nueva”, dice.

Eran las 2:54 de la madrugada, del 14 de septiembre de 2015, en Hanford y Livingston, cuando el interferómetro láser capturó una diferencia del orden de un cienmillonésimo del tamaño de un átomo. Esa fue la magnitud de la onda gravitacional del choque de dos hoyos negros que se registró hace mucho tiempo, a 1.300 millones de años luz de la Tierra.

Lejos de la euforia, la reacción de Thorne cuando se produjo la alteración del interferómetro fue de cautela. “La señal fue clara, diría que fuerte, casi demasiado buena para ser cierta”, comenta. Durante meses trabajaron para descartar consecutivamente otras posibles causas que podrían haber explicado una falsa alerta. “Cuando tuvimos certeza, sentí una profunda satisfacción. Creo que supe tomar decisiones sabias sobre la dirección del proyecto y la inversión de la energía de nuestro equipo durante todo este tiempo”, sostiene.

También destaca que el proyecto es una clara demostración del crédito que se consigue cuando un país invierte a largo plazo en la ciencia. Cuando se entera de los dichos de Andrés Couve, ministro de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación, quien afirmó recientemente que los recursos para la ciencia aumentarán en la medida que también crezca la economía, Thorne se pone serio. “Con ese tipo de pensamiento de corto plazo, ustedes nunca podrían haber desarrollado una iniciativa como LIGO”, sentencia.

Hasta el momento, LIGO ha permitido captar fusiones de agujeros negros y también, en conjunto con otro interferómetro en Europa (Virgo), lograron en 2017 detectar la fusión de un par de estrellas de neutrones, fenómeno que generó mucha radiación y la confirmación de que básicamente todos los metales pesados, más allá del hierro, se originan en este tipo de situaciones.

“Creo que, de estar vivo, más que agradecer el haberle dado sustento a su teoría, Einstein apreciaría que LIGO permita observar el Universo desde una perspectiva totalmente nueva.” - Kip Thorne, Premio Nobel de Física.

Entre los próximos objetivos que vislumbra Thorne está la exploración del nacimiento del Universo. “Estamos en un periodo muy excitante y creo que durante las décadas futuras podremos encontrarnos con muchas novedades”, sostiene.

Máquina del tiempo y Hollywood

En la película Interestelar, un equipo de astronautas logra viajar distancias enormes a través de un agujero de gusano, un túnel que opera como un verdadero atajo al conectar dos puntos muy lejanos. Kip Thorne trabajó como asesor científico de esta cinta para asegurar que la obra fuera veraz. Disfrutó intensamente del proceso creativo que lo juntó con el director Christopher Nolan y diversos actores, pero también lo hacía con propiedad.

Durante muchos años había investigado como pocos la posibilidad de que los agujeros de gusano, que la teoría de la relatividad de Einstein asegura que podrían existir, pudieran operar como verdaderas máquinas del tiempo.

Fernando Echeverría recuerda que durante su periodo en Caltech realizó, junto a Thorne, varios análisis que incluyeron bolas de billar. “Comprobamos que podría ser posible, desde la perspectiva de la física clásica, aunque también es cierto que hay efectos cuánticos que podrían entorpecer la posibilidad de viajar en el tiempo”, recuerda Echeverría.

Hoy, Thorne es más bien escéptico. “He tratado de estudiar este tema de manera muy detallada y, junto a Stephen Hawking, llegamos a la misma conclusión: la naturaleza probablemente prohíbe la construcción de una máquina del tiempo y esta se destruiría al mismo tiempo de activarse”, sostiene. Aunque no cierra la puerta totalmente. “Tampoco hemos sido capaces de probar que es imposible”, añade.

Autor de varios libros, muchos de ellos orientados a lectores no especializados que se han convertido en bestsellers, Thorne otorga gran importancia a la divulgación de la ciencia, incluso si debe cambiar su oficina por los estudios de Hollywood.

“He tratado de estudiar este tema de manera muy detallada y, junto a Stephen Hawking, llegamos a la misma conclusión: la naturaleza probablemente prohíbe la construcción de una máquina del tiempo y esta se destruiría al mismo tiempo de activarse”. - Kip Thorne, Premio Nobel de Física

“A través de una película como Interestelar pudimos alcanzar a cien millones de personas. No hay otra forma para mí como científico de llegar a tanta gente”, comenta. Agrega que sabe que la obra inspiró a muchos jóvenes a optar por una carrera científica. Pero, por otro lado, este físico está convencido de que para que la humanidad logre resolver los importantes desafíos que enfrenta, como el cambio climático, requiere de personas informadas. “Tener un público educado es quizás hoy más importante que nunca”, sostiene.

La belleza del universo

Kip Thorne ha estado varias veces en Chile, pero el viaje que probablemente mejor recuerda es el que realizó en julio de 1984, cuando pasó su luna de miel en La Serena junto a su esposa Carolee Joyce Winstein. Recorrieron los alrededores, como el Valle de Elqui y el litoral.

“Tuvimos una gran experiencia y todavía guardo lindos recuerdos de los amigos que hicimos”, dice. La comida marina, el pisco sour y la belleza de los paisajes son algunos de los aspectos con los que espera reencontrarse en la visita que realizará en julio próximo, con motivo del eclipse solar. Un fenómeno de la naturaleza que emociona a Thorne.

Si bien muchos científicos identifican el Universo como un lugar violento y de muchos misterios, Thorne lo contempla como algo “maravilloso”. “Para mí representa un lugar interesante, complejo, pero principalmente fascinante”, enfatiza. A propósito del reciente descubrimiento de exoplanetas, él es optimista con respecto a la existencia de civilizaciones más avanzadas en otros rincones del Universo. Incluso de la posibilidad de recibir señales de estas.

Sin embargo, advierte: “Las distancias son tan enormes, que no creo poder ser testigo de un contacto, ni tampoco mis nietos”. Quien ha señalado que tiene la intención de vivir hasta los 110 años, sí apostó recientemente que se descifrarán las leyes de la gravedad cuántica antes de su muerte.

Dicho descubrimiento permitiría comprender, entre otras cosas, cómo nació el Universo y también si existen otros más. La cuenta regresiva ya se inició. Todavía restan 31 años. Según los pronósticos de Kip Thorne.