Lo cuántico se hace masivo

Detector LIGOUn experimento astrofísico en Estados Unidos ha demostrado cómo la investigación fundamental en una de tales áreas puede tener un profundo efecto en el trabajo de otra dado que los instrumentos usados para el Observatorio Interferómetro Láser de Ondas Gravitatorias (LIGO) allanan el camino para los experimentos cuánticos a escala macroscópica.

Se informa de dicho trabajo en un artículo de investigación publicado hoy, jueves 16 de julio, en New Journal of Physics (co-propiedad del Instituto de Física y la Sociedad Física Alemana). Puede encontrarse en http://stacks.iop.org/NJP/11/073032.

LIGO es un gran experimento, patrocinado principalmente por la Fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos y que implica a más de 600 astrofísicos de todo el mundo, construido para detectar ondas gravitatorias y por tanto ayudar a monitorizar el espacio a través de otro valioso conjunto de lentes – la radiación gravitatoria.

Midiendo los diminutos movimientos de masas de prueba provocados por el paso de las ondas gravitatorias, LIGO espera detectar de forma directa esta radiación, que se piensa que surge a partir de fenómenos espaciales tales como las colisiones de estrellas de neutrones y agujeros negros, y supernovas.

La luz láser se usa para monitorizar los desplazamientos relativos de los espejos del interferómetro, los cuales están suspendidos como péndulos para actuar como masas de prueba cuasi-libres. Dado que se espera que el efecto de las ondas gravitatorias sea muy pequeño, los detectores de LIGO son lo bastante sensibles para medir desplazamientos menores de una milésima del tamaño de un protón en espejos separados más de 4 kilómetros.

En distintas bandas de frecuencia, la sensibilidad de los instrumentos de LIGO se ve limitada por el ruido que surge de la naturaleza cuántica de la luz láser, o por el ruido térmico que surge de la energía térmica de los espejos. Observar el comportamiento mecánico cuántico de los espejos de LIGO requiere la reducción del ruido térmico, lo cual puede lograrse enfriando los espejos del interferómetro con técnicas similares al enfriamiento láser de átomos. No obstante, la temperatura debe llevarse extremadamente cerca del cero absoluto (0 Kelvin, o unos -273 grados Celsius).

Aunque es imposible de lograr el cero absoluto, los científicos que trabajan en LIGO han usado tanto una fuerza de restauración magnética como una fuerza de enfriado sin fricción para enfriar el oscilador del espejo a aproximadamente una millonésima de grado sobre el cero absoluto. La fuerza de enfriado sin fricción elimina la energía del espejo mientras que la fuerza de restauración incrementa la frecuencia del oscilador para eliminar perturbaciones provocadas por el movimiento local del terreno.

Aunque el esfuerzo para detectar ondas gravitatorias está en marcha, los investigadores han usado ahora a LIGO para observar oscilaciones de un péndulo de 2,7 kg a un nivel más cercano a su estado base cuántico. Los resultados sugieren que debería ser posible para un físico cuántico usar el aparato para observar comportamientos mecánico cuánticos, tales como el entrelazamiento cuántico, a escalas de masa que anteriormente se consideraban imposibles.

Aunque aún queda trabajo para reforzar el láser y reducir el exceso de ruido en los detectores, los científicos de LIGO Thomas Corbitt y Nergis Mavalvala del Instituto Tecnológico de Massachusetts se hacen eco del optimismo del artículo de investigación, el cual concluye que “el actual trabajo, llegando a temperaturas de microkelvin, proporciona una prueba de que los detectores de ondas gravitatorias interferométricos, diseñados como sondas sensibles de relatividad general y fenómenos astrofísicos, pueden también convertirse en sondas sensibles de mecánica cuántica macroscópica”.


Fecha Original: 16 de julio de 2009
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Comments (3)

  1. Turok

    Finos experimentos que demuestran un buen dominio sobre fuerzas de distinta naturaleza.Muy bien, resulta que las ondas gravitacionales que se supone que distorsionan el espaciotiempo es una de las predicciones de la RG de Einstein.La verdad es que muchos piensan que deben existir.En recientes teorías sobre el tiempo, hay quienes sostienen que el tiempo simplemente no existe (hay que decir que en la ecuación de Wheleer-DeWitt, para la función de onda universal, efectivamente no existe el tiempo, tampoco es que exista- entendido el tiempo como evolución del tiempo en el espaciotiempo- sino que más bien se trata de generación puntual de movimiento,debido a una simetría de las propias ecuaciones de Einstein),sin embrago otros físicos creen que el tiempo es real y habría ido emergiendo, sería un tiempo emergente.Pues para acabarlo de arreglar alguna de estas recientes teorías sobre el tiempo, predicen que no existirian las ongas gravitatorias.Esto supondría un serio promebla para la relatividad Einsteniana.De todas formas y volviendo al artículo comentado,se me antoja que eleminar todo ruido de tal modo que no se tenga ningún ruido que pueda desbaratar tan precisas mediciones (alguien es capaza de visualizar o imaginar que puede ser un milímetro del tamaño de un protón?).A esta escala ha de ser muy difícil no verse afectado por algún “ruido”.

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