Mejora de la detección de ondas gravitacionales terrestres con geometría de “bucle múltiple”
La interferometría «señala» una nueva era en la astronomía, permitiendo la observación directa de ondas gravitacionales y la orientación de señales en un amplio espectro de frecuencias. Los detectores de ondas gravitacionales terrestres tradicionales se basaban principalmente en rayos láser que rebotaban entre espejos de referencia a lo largo de líneas de base ortogonales. Sin embargo, muchos de estos detectores tienen una sensibilidad limitada a frecuencias más bajas debido a las fluctuaciones en el ruido newtoniano.
Los científicos han propuesto utilizar interferómetros atómicos, espaciados a lo largo de líneas de base horizontales o verticales, donde un rayo láser manipula todos los interferómetros para rastrear los cambios de la línea de base inducidos por ondas gravitacionales.
Este enfoque abre una nueva banda de frecuencias para la observación de ondas gravitacionales, que complementa los interferómetros láser actuales y la planeada Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA). Sin embargo, a menudo enfrentan desafíos relacionados con limitaciones de escalabilidad y expansión atómica.
Schubert et al. propuso otro detector terrestre basado en interferometría atómica para ondas gravitacionales con frecuencias entre 0,3 Hz y 5 Hz.
«La novedad de nuestra propuesta en comparación con otras es su geometría: cómo se implementa el interferómetro atómico mediante una elección específica de interacciones coherentes átomo-luz», dijo el autor Christian Schubert. «Combina una geometría de bucles múltiples con relanzamientos, de modo que solo se requiere un enlace para la manipulación coherente del par de interferómetros atómicos en una configuración horizontal».
Estos interferómetros de “bucle plegado” para antenas horizontales prometen varios beneficios. Reducen los requisitos de las fuentes que proporcionan átomos ultrafríos para la interferometría y el impacto de las fuentes de error. También combinan las ventajas de las geometrías de detectores verticales con las de las líneas de base horizontales, especialmente la escalabilidad en longitud, lo que aumenta la sensibilidad del detector.
«El detector puede funcionar en modo de banda ancha para encontrar una señal y luego cambiar a modo resonante, aumentando la relación señal-ruido a una frecuencia de señal específica», dijo Schubert.
Fuente: “Interferómetro atómico simétrico y escalable para la detección de ondas gravitacionales por infrasonido”, por C. Schubert, D. Schlippert, M. Gersemann, S. Abend, E. Giese, A. Roura, WP Schleich, W. Ertmer y EM Rasel, AVS Ciencia Cuántica (2024). Se puede acceder al artículo en https://doi.org/10.1116/5.0228398 .
