Helio superfluido para detectar ondas gravitacionales.

Figure 1.

Detecting continuous gravitational waves with superfluid 4He . S Singh, L A De Lorenzo, I Pikovski and K C Schwab. New Journal of Physics, Volume 19, July 2017

Las ondas gravitatorias de los pulsares cercanos podían ser detectadas usando sólo unos pocos kilogramos de helium-4 superfluido, según un grupo de físicos de Estados Unidos. Su detector, que todavía está por construirse, mediría las ondas sonoras en el superfluido causado por las ondas gravitatorias en el rango de 0,1-1,5 kHz.

Las ondas gravitacionales son ondulaciones en el espacio-tiempo que se crean cuando los objetos masivos son acelerados bajo ciertas condiciones. La primera detección de ondas gravitatorias se realizó en 2015, cuando el observatorio LIGO detectó una señal de un agujero negro binario.

Medición de bajo ruido

Swati Singh de Williams College, Laura DeLorenzo y Keith Schwabde Caltech e Igor Pikovski de la Universidad de Harvard quieren construir un detector que pueda enfocarse en una banda de frecuencia relativamente estrecha para detectar las ondas gravitacionales de los pulsares. Un pulsar es una estrella de neutrones que gira rápidamente y se espera que transmita continuamente ondas gravitatorias a una frecuencia específica en el rango de 1 Hz-1 kHz, dependiendo la frecuencia de las características físicas del pulsarHaciendo una medición de banda estrecha durante un largo periodo de tiempo, en principio se podría detectar una señal de ruido muy bajo desde un pulsar.

El detector de Singh y colegas comprende varios kilogramos de helio superfluido sostenido en un recipiente cilíndrico que está acoplado a microondas en un superconductor. El confinamiento en el contenedor significa que el superfluido resonará con las ondas de sonido en ciertas frecuencias, al igual que un instrumento musical.

Esta resonancia acústica también significa que el superfluido debe actuar como una antena que está sintonizada para detectar ondas gravitatorias a frecuencias específicas. Cuando una onda gravitacional viaja a través del detector, crearía un campo de deformación que crearía ondas sonoras en el helio. El resonador de microondas convertiría entonces estas ondas en una señal medible.

Frecuencia ajustable

Aunque otros han intentado hacer tales antenas usando barras de metal, el equipo dice que el helio superfluido ofrece varios beneficios – incluyendo el hecho de que la frecuencia del detector se puede cambiar ajustando la presión del helio.

El equipo calcula que, usando tecnología de transductor de microondas de última generación, el detector podría medir las señales de ciertos tipos de pulsares después de varios meses de funcionamiento.

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