Un exprimidor, estados del vacío, fenómenos cuánticos, murmullos del espacio-tiempo, todas estas palabras que parece difícil relacionar entre sí aparecen en la descripción de cómo se ha conseguido aumentar la capacidad de detección de las muy buscadas y ya detectadas ondas gravitacionales en los enormes observatorios LIGO y Virgo, que inauguran una nueva era astronómica. Desde 2016, cuando se anunció la primera detección de la perturbación causada por violentos fenómenos que se producen en el Universo, como la fusión de dos agujeros negros, la detección de ondas gravitacionales se ha convertido en rutina, explican ahora los responsables de los detectores.

Aunque sus impulsores recibieran un año después el premio Nobel de Física, cada nueva detección ya no es noticia, porque se está produciendo casi una por semana en LIGO, el gigantesco sistema de detectores situado en Estados Unidos pero que incluye una amplia colaboración internacional. Esto es una buenísima noticia para la física porque despeja cualquier duda sobre la ciencia que está detrás de los detectores. Uno de los responsables de la mejora es un aparato denominado exprimidor cuántico, que está funcionando desde abril pasado en LIGO y en Virgo, y cuyos resultados se presentan ahora en la revista científica Physical Review Letters. El instrumento, que se ha desarrollado fundamentalmente en Europa, en el detector alemán-británico GEO600, consigue reducir el ruido cuántico en el vacío, que enmascara las débiles señales que llegan a la Tierra de las ondas gravitacionales.

La situación puede progresar todavía más porque en noviembre pasado empezaron a funcionar nuevamente los tres detectores (los dos de LIGO y el Virgo en Italia) tras un mes de parón para labores de mejora y mantenimiento en estas máquinas de alta ingeniería, en las que la precisión es indispensable, labores que incluyen nuevas medidas para aumentar su sensibilidad y alcance.

Los detectores se basan en la interferencia de haces perpendiculares de luz láser que recorren varios kilómetros en el vacío para detectar los murmullos en el espacio-tiempo (como los llaman a veces los físicos) cuando pasa una onda gravitacional. Los violentos fenómenos que las producen son de varios tipos, pero la detección de algunos también depende de la sensibilidad del detector. Con el exprimidor cuántico se cree que se ha detectado la fusión explosiva de dos estrellas de neutrones y posiblemente la de un agujero negro y una estrella de neutrones. Las primeras y ya históricas detecciones fueron de la fusión de dos agujeros negros, según las ideas enunciadas hace más de 100 años por Einstein, pero las ondas gravitacionales también pueden proceder de explosiones estelares en forma de supernova y de otros fenómenos cataclísmicos.

Según los datos publicados ahora, la mejora de sensibilidad en LIGO ha permitido aumentar en un 15% su radio de detección, lo que significa aumentar en un 50% el número de sucesos que se espera detectar. En Virgo la mejora ha sido menor, de un 8% y un 26% máximos respectivamente. “Tenemos este extraño vacío cuántico que podemos manipular sin violar las leyes de la naturaleza y entonces logramos obtener mejores medidas”, señala Nergis Mavalvala, del equipo del MIT en LIGO. “Cuando aumenta el ritmo de detección, no solo comprendemos mejor las fuentes porque tenemos más casos que estudiar sino que nuestra capacidad potencial de hallar cosas desconocidas aumenta también”.

Además, el exprimidor cuántico consigue aumentar la detección de ondas gravitacionales de alta frecuencia, con lo que resulta más fácil que hasta su introducción localizar la fuente en el Universo e inmediatamente enfocar hacia allí todo un ejército de telescopios para estudiarla en detalle. El astrofísico Kirk McKenzie, de la Universidad Nacional de Australia en Canberra, señala en la web Physics que estos resultados representan “una nueva era para los detectores de ondas gravitacionales”. La ingeniería cuántica “ha pasado de ser una mejora teórica a ser un instrumento para detectar fusiones de agujeros negros cada vez más lejanos”, dice.

Fuente: publico.es