Alícia Sintes: “Quan ens acostem a l’origen del Big Bang, la teoria d’Einstein deixarà de ser correcta”

Entrevista a Alícia Sintes, física teòrica especialitzada en la detecció i l’anàlisi de les ones gravitacionals

VilaWeb
Martí Gelabert
27.06.2022 - 21:40
Actualització: 27.06.2022 - 20:15

La premsa lliure no la paga el govern, la paguen els lectors


Fes-te de VilaWeb, fem-nos lliures

Alícia Sintes (Sant Lluís, Menorca, 1969) és física teòrica, especialitzada en la detecció i ll’anàlisi de les ones gravitacionals. Un segle després que Albert Einstein les predís a partir de la seva teoria de la relativitat, la col·laboració LIGO-Virgo-Kagra, de la qual forma part el grup d’investigació Gravity de la Universitat de les Illes Balears (UIB), encapçalat per Sintes, va detectar la primera ona gravitacional i, per tant, va provar una part important de la teoria d’Einstein que faltava confirmar. De llavors ençà, el nombre de deteccions ha crescut de manera vertiginosa i, en el futur, gràcies a instruments encara més precisos, s’espera que se’n detectin milions més.

Les ones gravitacionals detectades són originades per esdeveniments molt violents, com la fusió de dos forats negres o de dos estels de neutrons. Són pertorbacions damunt el teixit de l’espai-temps i contenen informació sobre què els ha originat. Això permetrà de resoldre grans incògnites sobre la formació de l’univers, fins i tot, quan no tenia ni un segon de vida. És per aquest motiu que els científics Rainer Weiss, Barry Baris i Kip Thorne varen guanyar el premi Nobel de física el 2017 per la seva feina a LIGO. Però aquest èxit té darrere la tasca de cadascun dels investigadors que hi ha treballat, com Sintes i el seu equip. Ens reunim amb l’astrofísica al seu despatx del campus la UIB. La coneixem, entenem què la va motivar a ser científica, parlam de les dificultats de les dones en aquest àmbit i, amb aquesta conversa, rebem una classe privada de la millor mestra sobre què són les ones gravitacionals i per què és important que es detectin.

Dieu que no heu guanyat cap Nobel, però gran part de la vostra feina hi és darrere. Ni més ni manco que més de vint anys de feina. En què, exactament?
—Ens dedicam a fer recerca d’ones gravitacionals, sobretot de forats negres i estels de neutrons, i interpretar tots els senyals que contenen. Jo em dedic més a investigar els senyals que provenen dels estels de neutrons. I el meu home –Sascha Husa– i més de la meitat del grup es dediquen a la fusió de sistemes binaris on hi ha forats negres, però també podria haver-hi més cossos. L’orgull és que si avui hi ha hagut noranta deteccions d’ones gravitacionals, les noranta han estat analitzades aquí. Som un grup petit, de divuit persones, comptant estudiants. De l’esforç que fem amb el finançament rebut fins ara i els resultats que hem tingut i la seva rellevància, és per estar-ne orgullosos.

Abans d’entrar en aquest món fascinant de les ones gravitacionals, volem saber qui és Alícia Sintes. I, sobretot, com us sorgeix l’entusiasme per la ciència.
—A una edat molt primerenca. Devia tenir deu anys o onze. Jo sóc de Sant Lluís, un poble molt petit de Menorca. I es dóna el cas que tant el meu germà, que també és físic, com jo som la primera generació de la nostra família que va accedir al batxillerat i a la universitat. Però el camí “normal” era que acabaves els estudis obligatoris i anaves directament a fer feina. Mon pare sabia anglès i volia que n’aprenguéssim. Vàrem tenir com a professora de repàs una dona de l’aristocràcia i, ja pots imaginar, la vida d’aquella dona era totalment diferent. De pedagogia, gens ni mica, però era un encant i ens férem molt amigues. Després de les classes miràvem el National Geographic, em posava cassetes amb música de balenes, miràvem el cel i ens explicava mitologia mesclada amb la Via Làctia… I en aquella època, a la televisió tenies Félix Rodríguez de la Fuente, Cousteau i Carl Sagan. Amb tot això, t’adones que hi ha vida més enllà del poble i moltes coses per descobrir. I aquella dona va fer que despertés en mi una gran curiositat.

I com avança aquest entusiasme per la ciència a la fascinació per les ones gravitacionals?
—Després de la universitat vaig fer el doctorat en relativitat general. Tenia una beca estatal molt potent que em permetia d’anar cada any a l’estranger. I en una d’aquestes estades, a Escòcia, el 1995, vaig escoltar per primera vegada xerrades sobre ones gravitacionals. Atenció, LIGO encara no s’havia construït, no existia res, només eren prototips. Allà em vaig adonar que era un món apassionant. Quan vaig tornar, el meu director de tesi –l’actual rector, Jaume Carod– em va dir que no m’agradaria estudiar-ho, però jo vaig contactar amb el millor científic en aquest camp a Europa per treballar amb ell així com fos. Em va mantenir a Alemanya fins que vaig aconseguir una plaça permanent a la UIB. Vaig tenir la sort d’entrar en un camp clarament emergent… i vaig haver d’esperar vint anys a obtenir resultats. Abans interessava la part teòrica, però no l’experimental.

Creien en vós quan dèieu que volíeu ser científica?
—Ma mare, no. I per al meu pare, jo era la nineta dels seus ulls, però com que ningú estudiava… Érem el meu germà i jo, que dèiem que érem bons estudiants i volíem fer una carrera científica. Tant ell com jo ens ho hem pagat tot, vivíem de treballar i de beques.

Ho dic, també, perquè el pes de les dones en la ciència ha estat menor. Les dificultats per a accedir-hi ho han condicionat.
—Depèn del camp. A la col·laboració científica LIGO hi deu haver un 20% de dones, i això és bastant. A la part d’astrofísica, n’hi ha força. A les biologies, arrasen. A recerca en medicina, també. Però, curiosament, quan arribes a la part del lideratge, qui són els catedràtics? Homes. Ocupen les posicions de decisió, poder i lideratge, quan la meitat o més de les persones que entren a la universitat són dones. A més, a les enginyeries desapareixen. També a matemàtiques, des que hi ha mastegots per a entrar-hi. Si hi ha poques sortides professionals, la majoria de científiques són dones. Després hi ha tot el bagatge social que fa que abandonin.

Què cal millorar?
—Hi ha moltes coses que pesen. Per començar, les limitacions que les dones mateixes es posen. Després, per exemple, la mobilitat quan fas el postdoctorat, perquè has de sortir del país d’origen. Quan fa anys que ets investigador sènior postdoctoral, cerques plaça permanent on sigui i primer penses que anirà bé. Però no, veus que tots els companys tenen les dones que els segueixen d’un país a un altre. Quan ho vols capgirar, que sigui la dona que dugi l’home a cert lloc, costa. És curiós. Jo he tingut la sort que no ha estat així, el meu marit va venir amb jo, que vaig tenir la plaça primer. Si no m’hagués volgut seguir, la seva carrera hauria estat molt diferent. Una altra qüestió és que quan la carrera científica va malament, va pitjor per a les dones. I quan va millor, va més bé per a tots. Això fa que elles es limitin i prenguin segons quines decisions.

Tenir referents és important, en aquest sentit?
—Són extremadament importants. El meu primer referent va ser la meva professora d’anglès, però també la majoria de professors d’institut, que veien que quan algú s’interessava i valia la pena l’ajudaven i l’animaven. Però referents en els llibres de text, pocs. Perquè si cercaves noms de dones, trobaves Marie Curie i pocs més. Ara, els darrers cinc anys, ha començat a canviar i les editorials les comencen a incloure.

Han estat silenciades.
—Sistemàticament. Coneixes cap nom de músic dona? De pintora? I n’hi ha! A tots els camps hi ha talent femení. També s’ha de dir que, aquí, fa relativament ben poc que la dona pot anar a votar i a la universitat. I la societat manté una inèrcia que encara costa de canviar: a moltes famílies continua el rosa per a les nines i el blau per als nins. I molts educadors se centren en el fet que l’al·lota tengui una lletra i una presentació perfecta i, si no ho és, que no s’arrisqui. En canvi, als al·lots els animen a arriscar-se, a prendre decisions. Malgrat que s’equivoquin, els entrenen per al lideratge. A les dones és un constant: “has de… has de…”.

Heu pogut estudiar allò que volíeu i fa anys que sou la investigadora amb més impacte de les Illes i sou entre els deu primers d’un rànquing elaborat pel CSIC. A més, fa una setmana que es va formalitzar la vostra entrada com a membre del consell de col·laboració de l’Einstein Telescope. Què és?
—L’Einstein Telescope serà un detector d’ones gravitacionals terrestre. Si amb els actuals hem fet noranta deteccions –i n’arribarem a fer milers–, amb aquest en podrem fer milions l’any. És fer astronomia d’alta precisió. Però, és clar, aquests instruments ronden els 1.000 milions d’euros o 2.000, són bèsties, i necessiten la col·laboració de diversos països. Entre que es posen d’acord i entra al full de ruta europeu… Aquest, que ja hi ha entrat, serà construït durant la dècada del 2030 o 2040. Jo hi sóc des del 2007. Això vol dir treballar a trenta anys vista. Amb LIGO, és semblant: el 1997 es creava la col·laboració i fins el 2015 no es va fer la primera detecció.

Ara que entrem en matèria científica, seria interessant de fer una passa enrere per entendre-ho tot millor. Ho podeu explicar més bé que ningú: què és una ona gravitacional?
—Segons la teoria d’Einstein, la gravetat no és una força qualsevol, sinó que tot va relacionat amb la curvatura de l’espai-temps. Aquestes ones gravitacionals no són sinó pertorbacions damunt el teixit de l’espai-temps produïdes per matèria accelerada, és a dir, matèria en moviment. Contenen informació de tot el que la genera. Perquè us en feu una idea, qualsevol cosa que es mou origina ones gravitacionals. Moltes són febles, perquè l’espai-temps és molt rígid i cal molta energia per a deformar-lo… De manera que amb els instruments de la Terra podem detectar les ones gravitacionals produïdes pels esdeveniments més catastròfics o energètics. Per exemple, són fusions de forats negres, d’estels de neutrons, o de l’esdeveniment més catastròfic que hi ha hagut: el Big Bang. És a dir, potser podrem treure informació de l’univers primitiu que no tenia tan sols ni un segon de vida.

La col·laboració LIGO podria obtenir-la?
—Depèn del que va passar a l’univers primitiu. Però Einstein Telescope sí que ens podrà dir coses del Big Bang. Després de tantes dècades de treballar-hi, començam a tenir instruments d’observació astronòmica prou precisos per a mesurar aquestes ones, que puguin veure distorsions per davall de la mil·lèsima de la mida d’un protó.

Què impliquen aquestes deteccions i la seva anàlisi?
—El futur detector espacial LISA, per exemple, ens obre una finestra en una altra banda de freqüències per veure coses que no podem observar des de la Terra, com forats negres supermassius que hi ha als centres de la major part de les galàxies, com la nostra. Ens permetrà de donar resposta a una sèrie de preguntes en diferents camps: la física fonamental, la cosmologia i l’astrofísica. Per tant, ens serveix per a fer recerca bàsica per a explorar l’univers, resoldre les preguntes que ja es feien a l’antiguitat: d’on venim, cap on anem.

I quina informació n’heu extret fins ara?
—De la detecció de la fusió de dos estels de neutrons, el 2017, vam deduir que les ones gravitacionals viatgen a la velocitat de la llum. Com que hi va haver informació electromagnètica, vam poder localitzar la galàxia on tenia lloc aquest esdeveniment i es va mesurar la velocitat en què es mouen, cosa que va permetre d’extreure què val la constant de Hubbel de l’acceleració de l’univers. Tot això, amb una sola detecció. I amb una observació també vam poder deduir quines proporcions dels elements de la taula periòdica eren produïts per la fusió d’estels de neutrons. Quan observam les fusions de forats negres, segons com es giren i es fusionen, tenim informació de com havien estat creats originàriament i en quin entorn. Això ens pot donar informació de com es van crear les galàxies i com es va anar creant tot.

Hi ha una infinitat de descobriments…
—És que també pots emprar les ones gravitacionals per a estudiar els interiors dels cossos. Quan es mor una estrella, tenen la massa entre una vegada i dues la del nostre Sol i un radi de deu quilòmetres. És a dir, agafes el Sol, el comprimeixes i el poses entre el campus i Palma. Això són uns laboratoris de matèria en condicions extremes. T’interessa saber les propietats d’aquests cossos, com es comporta la matèria… Fas física nuclear, allà dins. I aquests estels de neutrons, si tenen camps electromagnètics grans, són coneguts com a púlsars, que són els rellotges més precisos que hi ha a la naturalesa. En podem obtenir molta informació.

De fet, la primera detecció, el 2015, va ser molt impactant. I tota aquesta feina ha acabat amb el reconeixement d’un Nobel.
—Es va demostrar un dels pilars de la teoria d’Einstein que quedava per confirmar. I el 2017, amb la fusió dels dos estels de neutrons, com que hi ha matèria involucrada, vàrem poder respondre moltes preguntes. Com ara, d’on ve una gran proporció dels elements pesants que hi ha a la Terra. Un exemple: tot l’or que tenim a la Terra, o pràcticament tot, ve de fusions d’estels de neutrons. Però més enllà d’això, aquests instruments tan precisos i tan grans són catedrals de la ciència; són els instruments òptics més complexos i sensibles que l’home ha dissenyat mai. Per arribar-hi s’han fet molts avenços, penseu que s’han d’aïllar de qualsevol moviment: tempestes, avions, oceans, mantell de la Terra… I aquesta evolució tecnològica es pot aplicar a altres camps, com la medicina.

Com?
—Per netejar el renou que detectam, necessitam programari i tractar moltes dades. Una de les primeres coses que vaig fer el 1997-98 va ser eliminar renou elèctric a dades de prototips. Això ha tingut aplicacions en medicina, perquè, per exemple, els aparells per a les parades cardiorespiratòries tenen un renou similar al nostre. Per tant, aquest algoritme que vaig cedir s’aplica al camp de la reanimació pulmonar. O, un altre exemple, el control de moviment dels miralls dels instruments que usem es pot aplicar a fer creixement de cèl·lules aplicant microforces, sense prendre medicina. Amb aplicacions mecàniques pots activar un cos.

Això és tan sols un exemple de la importància d’invertir en investigació…
—I, sobretot, en investigació bàsica. Perquè els governs volen solucions per als problemes que hi ha ara i que tenguin una aplicació imminent. Així i tot, s’ha de tenir en compte que la ciència bàsica és fonamental i sí que acaba tenint aplicacions, però més tard. Tot el que es fa en l’actualitat és gràcies a la recerca bàsica: així com vivim ara és gràcies a les troballes no d’aquest segle, sinó de principi del segle passat. L’electricitat, tots els aparells que tenim als hospitals com els de ressonància magnètica nuclear… Tot ve d’estudiar l’electró, l’antimatèria, etc. Coses que s’estudien als anys 1930-40 i que dècades més tard tenen aplicació en altres camps.

Amb la teoria de la relativitat, Einstein va predir els forats negres i la detecció de les ones gravitacionals, però no creia que se’n trobessin mai.
—La teoria d’Einstein, a part de resoldre problemes que en el seu temps no acabaven de quadrar, predeia coses noves, com bé dius, els forats negres i les ones gravitacionals. Però no creia que existissin per naturalesa, sinó que eren solucions a les seves equacions. Una cosa és una solució matemàtica de la seva teoria i, una altra, que aquests cossos existeixin amb aquelles propietats. El 1916 va publicar el seu primer article de com deduir les ones, però es va posar a fer càlculs amb els cossos que tenia a l’abast en aquell moment: Júpiter, Saturn… i si fas càlculs amb això, l’amplitud del senyal és ridícula. En aquella època no hi havia concepte de galàxia ni més enllà del sistema solar. Han de passar dècades, anar als anys seixanta, quan es comencen a descobrir els púlsars, els neutrons, els forats negres… Einstein treballava amb unes xifres molt petites i deia que no es podrien detectar mai. Nosaltres ho hem fet.

Els darrers avenços científics també han permès de capturar la imatge de dos forats negres supermassius al centre de galàxies. Què implica, això?
—És una passa més, fer quelcom com això és molt difícil perquè s’ha de fer molt tractament d’imatge. Mirar el centre d’una galàxia des d’aquí, hi ha molta matèria. Però ara tenim la confirmació que tenim forats negres al centre de la galàxia. Això ja se sabia pel comportament de les estrelles al seu voltant, però ara, estudiant l’horitzó d’aquests forats, es pot intentar de posar a prova la teoria de la relativitat general. Tu sempre pots posar a prova aquestes teories, però en condicions extremes. Per exemple, en el dia a dia, la teoria de gravitació de Newton serveix per a entendre com el Bugatti del senyor Ronaldo no va frenar i va destrossar el que va destrossar. Però per estudiar altres coses, la teoria ja queda fluixa. Perquè algunes teories no són prou completes i has d’anar a coses més complexes. La d’Einstein és una teoria clàssica, no quàntica. Això vol dir que quan ens acostem a l’origen del Big Bang a escales de Planck, deixarà de ser correcte. A certes escales ho és, però a altres ho deixarà de ser.

Sabrem mai què hi ha darrere d’un forat negre?
—Això depèn com te l’imaginis. Un matemàtic o relativista se l’imagina com una singularitat a una equació, com quelcom que s’ha fet infinit allà dins. Una explicació més maca és que és una regió de l’espai-temps allà on el camp gravitatori és tan fort que necessites velocitats d’escapament superiors a la llum. I com que no hi ha res més que ho superi, no et pots escapar. I com es produeixen aquests forats? Quan mor una estrella se li acaba el combustible, deixa de cremar i col·lapsa. Tot depèn de la massa inicial.

Què sabem de l’univers i què no en sabem. Us atreviríeu a fer algun percentatge?
—No, no, no… En sabem molt poc. El descobriment de l’univers ha evolucionat i hi ha hagut grans troballes, el darrer segle, però encara hi ha moltes coses que no sabem. Per exemple, la matèria que coneixem és un percentatge mínim del component energètic material de l’univers. Això és el que entenem. I després hi ha la matèria fosca i una gran quantitat d’energia fosca. Això de posar el nom de “matèria fosca” i “energia fosca” ja mostra la nostra ignorància. No tenim ni idea de què són. Si parlam de forats negres primordials, d’altres partícules, accions… no ho sabem, però ho cercam. Fins i tot nosaltres.

Quin seria el vostre descobriment més desitjat en relació amb l’univers?
—El que més m’agradaria és que hi hagués mostres de vida fora de la Terra. No parlo d’intel·ligència humana ni “marcianets”, sinó que cada vegada som més a prop de tenir mostres en altres planetes o exoplanetes que tenguin les condicions rellevants per a trobar bacteris i que s’hi hagi pogut originar quelcom minúscul. Seria preciós. El concepte que som el centre de l’univers… el miracle que ha ocorregut aquí no ha de ser necessàriament l’únic. Som molt importants, però potser no som únics.

I quin és el vostre projecte de futur més immediat?
—Treballam amb diverses col·laboracions. En particular, els detectors LIGO-Virgo han fet tres períodes d’observació i ara ens preparam per al quart, el març del 2023. Durarà un any. Fem una marató perquè estiguin llestos i puguin començar a operar. També hi ha molta feina prèvia de la missió espacial de detecció LISA, i també per a l’Einstein Telescope. Perquè una cosa és fer algunes deteccions i una altra, preparar-se per fer-ne milions.

Més notícies

Junts encara podem anar molt més lluny. Amb VilaWeb.

Fes-te’n subscriptor i construeix amb VilaWeb el nou diari que els Països Catalans necessiten ara.
Fer-me'n subscriptor
des de 60€ l'any / 5€ el mes
Ara també ens pots ajudar fent una donació única.
Fer una donació
a partir de 10 €