Dos veces al día, la superficie de la Tierra experimenta una ligera elevación y hundimiento, un fenómeno casi imperceptible para los sentidos humanos, pero que revela una danza constante entre nuestro planeta, la Luna y el Sol. Esta oscilación, conocida como marea terrestre o marea sólida, es una consecuencia directa de las mismas fuerzas gravitacionales que provocan las mareas oceánicas, aunque con efectos mucho más sutiles sobre la corteza terrestre.

Mientras que los océanos responden visiblemente a la atracción lunar y solar —generando las mareas que todos reconocemos en playas y costas—, la litosfera, mucho más rígida que el agua, se deforma apenas por unos milímetros. A pesar de esa discreción, hay lugares en el mundo donde la sensibilidad tecnológica es tal que permite no solo detectar este vaivén invisible, sino también corregir sus efectos en tiempo real.

Uno de esos sitios es el Advanced Photon Source (APS), una instalación científica de vanguardia ubicada en el Laboratorio Nacional de Argonne, en Estados Unidos. Allí, un equipo de físicos liderado por Louis Emery, ha logrado registrar con precisión milimétrica el impacto de las mareas terrestres sobre el acelerador de partículas del centro, un complejo anillo de más de un kilómetro de circunferencia por el que circulan electrones casi a la velocidad de la luz.

Un efecto minúsculo con implicaciones reales

Cuando las fuerzas de marea actúan sobre la Tierra, la corteza se estira y se comprime ligeramente, lo cual implica que estructuras construidas sobre ella —edificios, árboles, o el propio anillo del APS— también se desplazan, aunque sea de forma casi imperceptible. Según Emery, la variación en el diámetro del anillo puede alcanzar los 30 micrones, es decir, aproximadamente el grosor de un cabello humano.

marea sólida tierra
APS Argonne National Laboratory. Crédito: Argonne National Laboratory

Esta pequeña fluctuación, sin embargo, tiene consecuencias dentro del APS. El haz de electrones, que circula encapsulado en una cámara de vacío, no está sujeto a los movimientos físicos del anillo. Mientras el anillo cambia de forma, el trayecto del haz no se adapta automáticamente, lo que genera un desajuste que debe ser corregido para asegurar la estabilidad del experimento.

Para mantener la trayectoria del haz bajo control, el APS cuenta con 500 monitores de posición que detectan desviaciones con una precisión del orden de un micrón. A través de un complejo sistema de retroalimentación, estos sensores permiten ajustar continuamente la trayectoria de los electrones.

Un elemento esencial del sistema son las cavidades de radiofrecuencia, repartidas por el anillo. Estas cavidades suministran energía al haz cada vez que lo atraviesa, compensando la pérdida energética natural y sincronizando su recorrido con el perímetro del anillo. Sin embargo, si el anillo cambia su longitud por efecto de la marea, y la frecuencia no se ajusta, el haz se ve obligado a modificar su recorrido de manera ingeniosa: introduce ligeras oscilaciones para mantener el tiempo de revolución constante.

Cuando el haz cambia su órbita, afecta a todo lo demás, explica Emery. El sistema está diseñado para detectar esas alteraciones y realizar correcciones automáticas cada segundo. Esta sincronización permite que los rayos X generados —usados por científicos de todo el mundo— mantengan una calidad constante y fiable.

El descubrimiento inesperado

Fue hace más de dos décadas, mientras buscaba señales sísmicas en los datos del APS, cuando Emery se topó con un patrón inesperado: cada 12 horas, el sistema realizaba ajustes sistemáticos al haz. En cuanto lo vi, pensé en las mareas, recuerda. Desde entonces, ha seguido rastreando el efecto, que considera una “curiosidad fascinante” y una prueba del nivel de precisión que ha alcanzado la instalación.

Además de la marea terrestre, el sistema también registra ondas de compresión causadas por terremotos en cualquier parte del planeta. De hecho, fue así como Emery logró identificar el sismo que buscaba originalmente en sus datos.

Aunque por sí sola la marea sólida no altera significativamente la operación del APS, su detección y corrección son un testimonio de la sensibilidad del sistema. Según Emery, incluso las alineaciones entre el Sol y la Luna —como en luna nueva o llena— generan efectos más notables, obligando al sistema a hacer ajustes mayores. A esto se suman variaciones estacionales: en invierno, por ejemplo, la circunferencia del anillo puede reducirse alrededor de un milímetro, un cambio diminuto pero relevante.

Estos fenómenos naturales, integrados en las rutinas del acelerador, muestran cómo incluso los movimientos más leves del planeta pueden medirse, modelarse y corregirse. El APS, lejos de ser solo una infraestructura científica, se ha convertido en un sensor del planeta en miniatura, capaz de registrar con rigor los suspiros gravitacionales de la Tierra.

FUENTES

Argonne National Laboratory

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