Los Científicos Utilizan Relojes Atómicos Para Detectar Ondas Gravitacionales

Los astrónomos utilizan relojes atómicos de celosía óptica para detectar ondas gravitacionales

Ilustración de ondas gravitacionales producidas por dos agujeros negros en órbita.

En un estudio recientemente publicado, científicos del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica detallan un nuevo método sensible para detectar ondas gravitacionales .

La reciente detección de ondas gravitacionales (GW) de la fusión de dos agujeros negros de unas treinta masas solares cada uno con el suelo LIGO La instalación ha generado un entusiasmo renovado por desarrollar técnicas de medición aún más sensibles. Los instrumentos GW basados ​​en tierra tienen sensores muy espaciados que pueden detectar cambios submicroscópicos en su separación – mejor que una parte en mil millones de billones. Sin embargo, sufren del ruido producido por pequeños temblores del suelo – vibraciones naturales o provocadas por el hombre. fuentes que ondulan a través de los detectores sintonizados con precisión. Las vibraciones más difíciles de compensar son aquellas que cambian relativamente lentamente, a frecuencias alrededor de una vez por segundo o menos, sin embargo, los astrónomos predicen que las fuentes de GW que producen estas variaciones lentas deberían ser interesantes y abundantes, desde estrellas binarias compactas de masa estelar hasta eventos gravitacionales en el universo temprano.

los CfA ha sido reconocido durante mucho tiempo por su trabajo de laboratorio en la producción de algunos de los mejores dispositivos de precisión del mundo. En particular son sus relojes de máser de hidrógeno de cronometraje, utilizados por NASA para rastrear sus satélites, así como por radioastrónomos de todo el mundo para realizar mediciones de precisión de fenómenos cósmicos utilizando interferometría de línea de base muy larga. El grupo CfA maser ha seguido desarrollando tecnologías de reloj avanzadas a lo largo de los años y convirtiéndolas en nuevas herramientas para sondear los cielos, incluidos recientemente los llamados “peines láser” para la medición ultraprecisa de los cambios de velocidad estelares inducidos por planetas extrasolares.

Los científicos de CfA Igor Pokovski, Nick Langellier y Ron Walsworth y dos colegas han publicado un nuevo concepto de detector GW para estudiar en particular los GW de baja frecuencia. Su técnica mide con precisión no la separación de los sensores, sino sus minúsculos movimientos a través del efecto Doppler a medida que pasa una onda gravitacional. El dispositivo utiliza un láser finamente controlado y relojes atómicos precisos montados en dos satélites (a diferencia de otros conceptos de GW espaciales que requieren tres satélites, este sistema solo necesita dos). La tecnología para esta capacidad requiere solo mejoras realistas para implementar y ofrece una extensión importante a los sistemas actuales de GW.

Referencia: “Detección de ondas gravitacionales con relojes atómicos de celosía óptica”, S. Kolkowitz, I. Pikovski, N. Langellier, MD Lukin, RL Walsworth y J. Ye, PhysRev D, 94, 124043, 2016.

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