Introducción a LIGO y a las Ondas Gravitacionales

Un interferómetro


Diagrama del diseño de un interferómetro básico. [Imagen: LIGO]
Basic Design of the LIGO Interferometer
Para medir la longitud relativa de los brazos, un haz de luz láser es separado en dos en la intersección de los dos brazos.  La mitad de la luz del láser se transmite a un brazo mientras que la segunda mitad se desvía al segundo brazo.  Cerca del divisor de rayos y al final de cada brazo se encuentran los espejos suspendidos como péndulos. La luz láser dentro de cada brazo rebota una y otra vez en los espejos y, finalmente, regresa a la intersección, donde interfiere con la luz del otro brazo.  Si las longitudes de los brazos no han cambiado, entonces las ondas de luz, al combinarse, deberían restarse completamente (interferencia destructiva) y no se observará nada de luz en la salida del detector.   Por el contrario, si una onda gravitacional estirara un brazo y comprimiera el otro ligeramente (más o menos 1/1000 del diámetro de un protón), los dos haces de luz no se restarían completamente el uno del otro, produciendo patrones de luz en la salida del detector.  Codificada en estos patrones de luz se encuentra la información del cambio relativo de longitud entre los dos brazos, que a su vez nos informa sobre lo que produjo las ondas gravitacionales.

Numerosos factores terrestres causan constantes y minúsculos cambios en la longitud relativa de los brazos de LIGO.  Estas omnipresentes señales terrestres se consideran ruido (y de hecho suenan como un sonido estático si la señal se envía a un altavoz).  En lenguaje científico se define el ruido como aquella señal espuria que el detector registra de forma no deseada.  En este caso, LIGO trata de medir el cambio en la longitud de sus brazos causado por una onda gravitacional y no por los incesantes pequeños movimientos de los componentes de LIGO provocados por el ambiente.  Para ayudar a minimizar los efectos locales en el detector, LIGO ha realizado muchas mejoras sobre el diseño de un interferómetro básico (además de requerir que los dos detectores detecten la misma señal dentro del tiempo que tarda la luz en viajar entre ellos).

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