Una nueva ventana para observar el Universo
Albert Einstein predijo la existencia de ondas gravitacionales hace más de un siglo. En 2015, físicos del Observatorio de ondas gravitatorias por interferometría láser (LIGO), un conjunto de instrumentos gigantescos situados en Hanford (Washington) y Livingston (Luisiana), en Estados Unidos, detectó estas ondulaciones en el espaciotiempo por vez primera. Este descubrimiento viene precedido de una intensa labor de búsqueda y enormes progresos tecnológicos. Para ampliar el alcance de los detectores de ondas gravitacionales, científicos financiados por la Unión Europea exploraron varios métodos prometedores para superar las limitaciones que impone la mecánica cuántica. El proyecto EAGLE (Exploring quantum aspects of gravitational wave detectors) se dedicó al estudio sistemático de estos métodos, estudió su complejidad y evaluó la ampliación de la sensibilidad que ofrecían con el objetivo de generar directrices que mejorasen el rendimiento de los nuevos detectores de ondas gravitacionales. Los detectores de ondas gravitacionales como LIGO emplean láseres de alta potencia y espejos del orden de los kilogramos como masas de ensayo separadas por kilómetros. Para detectar ondas gravitacionales débiles procedentes del universo lejano, han de ser extremadamente sensibles a los más leves desplazamientos de la masa de ensayo. El ruido cuántico supone un límite a su sensibilidad. Para reducir el ruido cuántico y mejorar la respuesta del detector a las señales de ondas gravitacionales se exploraron distintos métodos. En EAGLE se optó por situar un dispositivo optomecánico a modo de filtro inestable en el interior de una cavidad de reciclado de señales para compensar el retardo de propagación de fase (dispersión positiva) de la señal. Este nuevo sistema es capaz de mejorar el ancho de banda del detector y al mismo tiempo mantener la sensibilidad máxima al estudiar el grado de ruido. El empleo de modelización matemática y estudios analíticos realizado por EAGLE ha generado ideas nuevas para el diseño de la nueva generación de detectores de ondas gravitacionales. Estos instrumentos son ideales para estudiar el Universo y desvelar fenómenos astrofísicos que no se pueden observar mediante la detección de luz cósmica.
Palabras clave
Relatividad general, interferómetro láser, ruido cuántico, onda gravitacional, LIGO, EAGLE
