Un físico estudia el análogo gravitatorio al transformador eléctrico.
Algo que podría revelar extrañas propiedades del espacio-tiempo.
Ecuaciones gravitatorias equivalentes a las de Maxwell
del electromagnetismo. Fuente: ArXiv.
En los últimos años es cada vez más difícil ignorar la presencia de los transformadores en la vida cotidiana. El teléfono celular, o el ordenador portátil vienen junto a unos armatostes que les permiten tomar la corriente a un voltaje inferior a los 220-230 voltios de la corriente alterna normal.
Estos aparatos son algunas veces más pesados e incómodos que los sistemas que alimentan. Así, a la lista de luces halógenas, dispositivos electrónicos o iluminación LED que necesitan corriente eléctrica continua de bajo voltaje se suman cada vez más miembros. Mientras que a alguien se le ocurra por fin normalizar un sistema doméstico de corriente continúa para ese tipo de aparatos, merece la pena fijarse en cómo funcionan los transformadores.
Un transformador funciona gracias a la inducción.
El flujo de un campo magnético que varíe en el tiempo induce una corriente en una espira metálica. Basta conectar una espira de cobre a un amperímetro y mover un imán para ver cómo se produce electricidad. Si no movemos el imán (si no hay variación en el flujo de campo magnético a través de la espira) no hay generación de corriente. Toda la energía eléctrica que consumimos, salvo quizás la solar, se basan en este principio. Pero si hacemos pasar una corriente por una espira también producimos un campo magnético.
Por tanto, basta poner una espira al lado de otra y hacer pasar corriente por la primera para que se produzca corriente en la segunda. Sólo es necesario que haya cierta variación temporal en la corriente, algo que se puede conseguir fácilmente usando corriente alterna (o en su defecto pulsos de corriente). Un transformador no es más que precisamente eso, con un número de espiras diferente a cada lado y un núcleo de hierro que mejor la eficacia del sistema.
Este efecto ya fue descubierto por Faraday cuando en 1831 enrolló unas espiras en los lados opuestos de una rosquilla de hierro. La ley de inducción de Faraday ha sido una ley fundamental del electromagnetismo y la ley que hay detrás del funcionamiento de los transformadores
que utilizamos todos los días.
Pues resulta que la Relatividad General, en el límite lineal débil, produce unas ecuaciones similares o análogas a las leyes de Maxwell del electromagnetismo. De este modo, los resultados clásicos del electromagnetismo pueden ser aplicados a la Relatividad General. Así, se puede definir el campo electrogravimétrico o el campo gravitomagnético.
El uso de estas ecuaciones permitió en su día predecir ciertos fenómenos como el efecto Lense-Thirring de arrastre de marco de referencia, según el cual el espacio-tiempo en las cercanías de un cuerpo masivo en rotación es arrastrado. En este caso se trataría de una “corriente de masa”
estática que no varía en el tiempo.
Pero, hasta ahora, se había investigado poco sobre el análogo del transformador en términos gravitatorios, en el que una “corriente de masa” varía en el tiempo. John Swain, de Boston University, apunta precisamente,
en un trabajo de investigación teórico, a esta idea.
El transformador gravitatorio propuesto por Swain consiste en un haz de partículas viajando en un círculo. Esto genera un flujo magnetogravitatorio que puede ser captado por un segundo sistema circular que opera básica a modo de “antena de bucle”.
Este modelo hace surgir numerosos interrogantes sobre la naturaleza del espacio-tiempo. Así por ejemplo, un transformador eléctrico requiere un núcleo de hierro para funcionar bien, material que está definido por su permeabilidad magnética. ¿Qué clase de material jugaría ese papel en el caso del transformador gravitatorio y qué podría ser la “permeabilidad gravitatoria” si es que existe? Según Swain se puede imaginar un análogo a la permeabilidad ya que, después de todo, hay una manera de derivar la permeabilidad de un material a partir de primeros principios.
También surge la pregunta de si estos transformadores gravitatorios existen en la Naturaleza. Quizás la materia que orbite cerca de un agujero negro pueda proporcionar esa clase de “corrientes de masa”. En este caso, para obtener variaciones de esa corriente de masa, basta con que en el sistema caigan trozos de masa de vez en cuando, algo análogo a un transformador
de corriente continua en el que se meten pulsos de corriente.
En la Tierra el LHC quizás pueda producir corrientes de masa
lo suficientemente intensas como para poner a prueba esta teoría.
En el “bobinado primario” se pueden utilizar partículas cargadas, como en el caso del propio LHC, mientras que el secundario (la “antena de bucle”) puede carecer de partículas cargadas, para así evitar los efectos electromagnéticos.
Sabemos que en los aceleradores de partículas se produce mucha radiación sincrotrón debido a la aceleración de partículas cargadas forzadas a moverse en círculos. Swain sugiere que su idea podría comprobarse echando un vistazo a ver si existe una “radiación sincrotrón gravitatoria”.
En otras palabras, efectos de ondas gravitatorias de campo cercano podrían ser detectadas por interferómetros o por barras resonantes de tipo Weber
en el LHC con el montaje adecuado.
