Cuando un resultado nulo es un buen resultado.

En la ciencia, un resultado nulo es la ausencia de la conclusión experimental esperada para confirmar un efecto. No significa que no haya un resultado, solo que este no respalda ni explica la hipótesis sugerida.

Esta frase suena elegante, pero ¿qué significa?

Quizás deba retroceder un poco; y volver a la base del método científico. El método científico es el proceso con el cual se logra la ciencia Y es un proceso que comienza con una pregunta, para la cual se propone una respuesta basada en una “suposición educada”, o hipótesis. Esta hipótesis debe ser confirmada por los resultados experimentales, con los que podemos probar con evidencia sólida, la validez de nuestra hipótesis.

Y ahora que la explicación inicial tiene sentido, un resultado nulo es un resultado inesperado cuando intentamos probar nuestra conjetura o hipótesis. Entonces, ¿a qué me refiero cuando hablo de un buen resultado nulo?

Esta respuesta tiene que ver con las ondas. Es muy probable que hayas notado cuando arrojas una piedra en un estanque cómo un conjunto de ondas comienza a dispersarse debido a la disrupción causada en el agua. Bien, a fines del siglo XIX, todavía se consideraba que, para cualquier tipo de ondas, era necesaria un medio de transmisión, como el agua en las olas del estanque. De forma similar al agua, otros fenómenos basados en ondas como el sonido, que es una onda mecánica, requieren un medio de transmisión; siendo típicamente el aire el medio que actúa para la propagación de estas ondas.

Ondas de sonido (mediacollege.com)

Ondas de sonido (mediacollege.com)

Durante esos tiempos, se consideró que la luz también estaba sujeta al mismo requerimiento para su transmisión; sabiendo que la luz es también una onda; una onda electromagnética; como lo demostró el trabajo de James Clerk Maxwell en 1865. Siendo en esos tiempos, la pregunta sin respuesta más importante de ese siglo, conocer la naturaleza del medio por el cual la luz viaja.

El éter luminífero

La explicación en ese tiempo era que la luz se transmitía a través del éter luminífero, una sustancia infinita e invisible que no tenía interacción con los objetos físicos; y que estaba presente incluso en el vacío del espacio, dado que podíamos atestiguar cómo la luz del sol y la luz de otras estrellas aún nos llegaban a la Tierra.

Por ello, una de las misiones principales en la Física en ese tiempo era encontrar pruebas de la existencia de este éter luminífero; pero, por supuesto, se requería un experimento para probar esta hipótesis. Sin embargo, la tecnología aún estaba limitada y realizar mediciones relacionadas con la velocidad de la luz era un gran desafío, considerando que aún no era posible realizar mediciones directas con la precisión requerida, y para esta medición se estimó que era necesaria una precisión del 0.01% en la velocidad de la luz.

El experimento Michelson-Morley

El físico Albert Michelson y el químico Edward Morley, ambos científicos estadounidenses, colaboran en la mejora de un nuevo tipo de dispositivo de medición llamado interferómetro, un experimento que transmite luz en espejos ortogonales (dispuestos en ángulos rectos) y permite medir distancias y velocidades con alta precisión.

Este experimento funciona basado en la naturaleza ondulatoria de la luz, y considerando que la luz puede amplificarse o atenuarse dependiendo de cómo se combinan dos ondas diferentes; ya sea estando “en fase”, sin desplazamiento entre dos ondas, y dando como resultado una amplificación o incremento en la amplitud (y una mayor intensidad de luz en este experimento), o “fuera de fase” con un desfasamiento máximo y como resultado un máxima atenuación o cancelación de estas dos ondas (y como resultado una sección oscura en el patrón del interferómetro). Este efecto, que funciona en cualquier tipo de ondas, permite la mencionada medición de velocidad y distancias.

Interferencia (obrien.wikispaces.com)

Interferencia (obrien.wikispaces.com)

El principio para esta prueba era simple; si, como era propuesto, el éter estaba presente en todas partes, entonces la Tierra atravesaría este éter a medida que se mueve alrededor del sol, y por lo tanto afectaría la velocidad a la que se mueve la luz, con dos escenarios específicos; teniendo la velocidad de la luz más la velocidad de la Tierra a medida que la luz se mueve a favor del flujo de éter; y en el caso opuesto, teniendo la velocidad de la luz menos la velocidad de la tierra, ya que se mueve en oposición al flujo de éter.

Para tal fin, el experimento fue diseñado para ser muy estable pero capaz de ser rotado. Esto se logró ubicando el experimento en un sótano de un dormitorio para evitar al máximo la vibración y los efectos térmicos; el propio equipo del interferómetro se colocó sobre una gran pieza de arenisca que descansaba en un canal circular de mercurio para facilitar la rotación del experimento y colocarlo en diferentes ángulos con respecto al hipotético flujo del Éter.

interferómetro experimental (dc.edu.au)

interferómetro experimental (dc.edu.au)

Medición

Al realizar el experimento, se esperaba ver una amplificación (o luz de mayor intensidad), en dos posiciones cuando la luz viajaba en la misma dirección o “a favor” del flujo de éter, y una atenuación (o luz anulada) en dos posiciones adicionales, cuando la luz viaja en dirección opuesta o “en contra” del flujo del éter; a medida que el experimento es rotado. Este efecto sería notado como un desplazamiento en el patrón de interferencia.

Flujo del Éter (dc.edu.au)

Flujo del Éter (dc.edu.au)

Los resultados experimentales, sin embargo, mostraron que este desplazamiento era mucho menor (en el orden de una cuadragésima parte) del desplazamiento esperado, e incluso cuando se notó este pequeño desplazamiento, se entendió que estaba dentro del error intrínseco esperado del experimento mismo, y como resultado práctico, la medición se podía considerarse como cero cambio en la velocidad de la luz; por lo tanto, demostrando que no había efecto alguno en la velocidad de la luz en relación al éter. Estos hallazgos fueron confirmados después en el comienzo del siglo 20 por experimentos aún más precisos, pero en ese entonces aun había científicos que defendían la teoría del éter; pero al final, este experimento prácticamente destronó este concepto y con él llegó a su fin uno de los últimos bastiones de la física clásica.

Pero, si la luz no necesita un medio para viajar a través del vacío del espacio, ¿cómo se propagan estas ondas electromagnéticas? Bueno, resulta que la luz no requiere un medio para propagarse, la luz es una onda auto-propagada, y es por eso que puede viajar a todas partes, incluso en el vacío.

El resultado de este experimento nulo de Michelson y Morley dio el impulso para encontrar la respuesta correcta, y la respuesta fue mucho más interesante que la del éter, ya que su explicación vino después con una teoría completamente nueva …, esta fue ¡la teoría de la relatividad de Einstein! Pero esa es otra gran historia.

Saludos, Alex – Sciencekindle

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