Visitando LIGO. Sala de Control.

Nuestra visita coincidió con el día de la semana que se dedica al mantenimiento, es decir, el Martes. Ese día se encontraba al cargo Corey que amablemente nos explicó durante largo rato qué y cómo hacían para mantener funcionando la compleja maquinaria.

 

Unas semanas antes de nuestra visita se puso en funcionamiento el Observatorio VIRGO en Italia.

EOS6D-4351

En la gráfica (arriba-derecha) se pueden observar los datos de los tres Observatorios. Y como nos remarcó, la sensibilidad no es la misma en todos ellos.

LIGO-Livingstone (color azul) ha realizado mejoras en su equipamiento que están pendientes de ser realizadas por LIGO-Hanford (color rojo). VIRGO (color morado) llevaba poco más de  un par de semanas en operación y todavía tiene recorrido de mejora.

Dos días antes de nuestra visita había leído en Twitter rumores sobre un nuevo evento en los detectores. Los rumores apuntaban a la fusión de dos estrellas de neutrones. El blog de La Ciencia de la Mula Francis reflejó esos rumores unos días después.

No podía dejar pasar la oportunidad y pregunté por esos rumores. La respuesta de Corey entre sonrisas fue:

“Top secret”.

Podríamos llegar a pensar que los eventos se producen cerca del encendido de un detector 🙂

El funcionamiento del experimento se basa en un interferómetro. Un interferómetro analiza las interferencias de un rayo de luz consigo mismo tras recorrer dos caminos ópticos distintos.

Un láser infrarrojo se divide en dos rayos mediante un espejo un poco especial (el rectángulo inclinado en el círculo central de la imagen). Ese espejo refleja el 50% del láser hacia el brazo Y (vertical en la imagen) y deja pasar el otro 50% hacia el brazo X (horizontal en la imagen).

Esquema detallado del interferómetro de Fabry-Pérot utilizado por LIGO

Al final de cada brazo (cavidad óptica) están los “QUAD” con el espejo que vimos en la sala de exposición. El láser realiza el camino óptico de cada uno de los brazos varias veces dependiendo del tipo de toma de datos. Por lo que el recorrido del láser es varias veces 8 Kilómetros (ida y vuelta en cada brazo)

Una vez recorrido varias veces el brazo, el láser vuelve  a atravesar el espejo semitransparente que lo dividió cuando comenzó.

Y ahí se une con el que ha viajado por el otro brazo.

Al ser el láser una onda (electromagnética) se produce el fenómeno de interferencia. Mediante los “QUADS” se corrige la distancia en los brazos para que la interferencia sea destructiva. Es decir, que en el detector no haya señal.

EOS6D-4387.jpg

Cualquier variación en el camino óptico produciría una señal detectable en el detector.

Cuando una onda gravitatoria atraviesa el detector distorsiona el camino óptico alargando un brazo y comprimiendo otro. No pido un acto de fe en esto. Podéis ver buenas explicaciones visuales en la red (por ejemplo aquí o aquí).

Pero no nos engañemos. LIGO no sirve para medir las diferencias en longitud que se producen por el paso de la onda gravitatoria. Las ondas gravitatorias son perturbaciones en el espacio-tiempo. ¡ Espacio-Tiempo ! Lo que mide LIGO son diferencias de tiempo. Eso sale fuera del objetivo de la descripción de la visita a LIGO. Pero si quieres más información acude al maestro Francis.

Yo te voy a mostrar cómo se ven en la pantalla la luminosidad de la interferencia producida por … (en este caso vete a saber qué)

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En la esquina superior izquierda puedes ver un círculo blanco. Es la señal del láser en el detector del interferómetro. Es una señala fluctuante pues el ruido térmico, cuántico hacen que todo el sistema vibre. La gracia está en el análisis de esa señal y en la comparación con los observatorios hermanos.

Pero como un vídeo vale más que mil imágenes observa en el siguiente vídeo cómo varía esa señal en el tiempo.

Observarás que el patrón no es un simple círculo que aparece y desaparece. Es un patrón de interferencias.

Evidentemente yo llevaba mis preguntas. Una de ellas era cómo conseguían generar la luz “comprimida” que se utiliza en el láser. Pero me quedé con las ganas de una buena explicación. La Tecnología y la Ciencia ha llegado a un nivel en el que ser experto en un tema lleva a conocer poco de otro incluso cuando son temas que se aplican en tu propio campo.

Corey nos explicó de maravilla las actividades que realizan allí. Y desde luego no se puede decir que no esté implicado en el experimento. Os confirmo que es real la señal del evento GW150914 que lleva tatuado en su brazo (ARM-C) derecho.

EOS6D-4382.jpg

 

Un punto importante en el sistema es lograr  mantener que el vacío en todo el camino óptico que recorre el láser sea estable y realmente pequeño. EL vacío dentro de los brazos de LIGO probablemente sea el de mayor tamaño conseguido en cualquier experimento terrestre. A cuenta de esto en la próxima entrada tendréis una primicia.

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Esquema del Sistema de vacío en los brazos de LIGO

Tras casi una hora en la sala de control atravesamos la zona de despachos para dirigirnos al exterior y ver los brazos del interferómetro. En el camino atravesamos la zona de despachos y cubículos

Despachos LIGO
Espacio-Tiempo deformado con curvatura positiva en la zona de pensar. La curvatura no solo la produce la masa sino también la energía (mental, en este caso).

Pero no solo hay ecuaciones de Relatividad General en las pizarras de LIGO-Hanford. También hay esquemas y dibujos que representan diversos temas.

EOS6D-4388

Visitando Ligo. Interferómetro.

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