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LIGO recibirá una actualización cuántica

febrero 18, 2019
Patricia

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LIGO recibirá una actualización cuántica

Una renovación planeada del Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser Avanzado, LIGO, se basa en técnicas cuánticas de afinación, anunciaron científicos de LIGO el 14 de febrero. Esa actualización de 35 millones de dólares podría permitir a los científicos captar una onda gravitacional todos los días, en promedio. El conteo actual de LIGO de 11 eventos de ondas gravitacionales podría ser superado en una sola semana, dijeron los investigadores de LIGO en una conferencia de prensa en la reunión anual de la American Association for the Advancement of Science.

A partir de 2024, el detector acelerado, conocido como Advanced LIGO Plus, buscará disputar una regla cuántica, el principio de incertidumbre de Heisenberg, para mejorar la capacidad de la máquina de detectar ondulaciones en el espaciotiempo. El principio de incertidumbre de Heisenberg establece que es imposible medir con precisión ciertas propiedades, como la posición y el momento de un objeto, al mismo tiempo.

En LIGO, esto se traduce en un dar y recibir en el monitor de los científicos de la luz para detectar las ondas gravitacionales. En cada uno de los dos detectores del observatorio, ubicados en Livingston, La. y Hanford, Wash, la luz láser rebota de un lado a otro dentro de dos brazos de 4 kilómetros de largo dispuestos en forma de «L». Para determinar si una onda gravitacional está pasando, los científicos miden el brillo de la luz donde los brazos se encuentran y los rayos se recombinan (SN: 3/5/16, p. 22).

Las olas se encuentran
En los detectores de LIGO (uno ilustrado) la luz de un láser rebota de un lado a otro a través de dos brazos, viajando como una onda. Esas ondas de luz se recombinan y son registradas por un detector de luz (abajo a la derecha). Una nueva versión del detector se esforzará por minimizar las fluctuaciones cuánticas que afectan a esta luz.

Debido a la mecánica cuántica, esa luz fluctúa de dos maneras: en su fase, el tiempo de la onda de luz; y en su amplitud, que determina la intensidad de la luz. Esta variación enreda las mediciones de LIGO, haciendo más difícil la identificación de las señales sutiles de una onda gravitacional. Así, en la próxima ronda de operaciones de LIGO, que comenzará en abril, los investigadores utilizarán por primera vez luz cuántica «exprimida», en la que se reducen las fluctuaciones en la fase de la luz. Como resultado, LIGO capturará mejor las ondas de frecuencias más altas – ondas que tendrían un tono más alto si se convirtieran en ondas de sonido.

«Eso es emocionante, pero viene con una penalización», dijo en la conferencia de prensa el físico Michael Zucker de Caltech y MIT LIGO Laboratory. Las fluctuaciones en la potencia de la luz aumentan, lo que dificulta la medición de las ondas gravitacionales de baja frecuencia. «Eso no te excusa del principio de incertidumbre de Heisenberg.»

Pero en Advanced LIGO Plus, los científicos utilizarán un sistema que hará lo mejor de ambos mundos, apretando la luz de una manera para las ondas de baja frecuencia y otra para las señales de alta frecuencia, para mejorar el rendimiento general de la máquina. «Este es otro paso en la complejidad», dice el físico Hartmut Grote de la Universidad de Cardiff en Gales. Grote ayudó a ser pionero en técnicas de exprimir la luz en un detector de ondas gravitacionales más pequeño llamado GEO 600, ubicado cerca de Hannover, Alemania.

Otro detector en la India, llamado LIGO-India, también se espera que se encienda más o menos al mismo tiempo que el Advanced LIGO Plus, y empleará las mismas técnicas cuánticas.

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