Acabamos de duplicar el número de ondas gravitacionales que podemos encontrar.

Las ondas gravitacionales que se extienden a lo largo de miles o miles de millones de kilómetros pueden verse ocultas en nuestros detectores por las más pequeñas fluctuaciones cuánticas que permean el espacio-tiempo. Pero ahora, los investigadores del Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO) han encontrado una forma de superar este ruido cuántico. Y como resultado, están encontrando casi el doble de eventos cósmicos que antes.

“Hace tiempo que nos dimos cuenta de que el ruido cuántico nos limitaría. No es solo una fantasía [quantum] “Es algo que hay que demostrar, es algo que realmente afecta al detector real”, dice Wenxuan Jia en el Instituto Tecnológico de Massachusetts.

LIGO detecta ondas gravitacionales, ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo creadas por dramáticos eventos cósmicos como colisiones entre agujeros negros. Para ello, dispara un rayo láser a lo largo de cada uno de sus dos brazos de 4 kilómetros de largo, que se encuentran perpendiculares entre sí. Una onda gravitacional que pasa aplasta y expande la parte del espacio-tiempo donde se encuentran estos brazos, introduciendo una pequeña diferencia entre las distancias recorridas por los dos rayos.

Pero esa discrepancia es tan pequeña que puede ser difícil determinar si es causada por ondas gravitacionales y cuando se debe a los destellos casi imperceptibles de los campos cuánticos que impregnan todo el espacioincluida la propia luz láser. Los investigadores descubrieron que cambiar las propiedades cuánticas de la luz podría ayudarlos a suprimir los crujidos de los campos cuánticos y obtener una señal de onda gravitacional más clara.

Agregaron una serie de dispositivos al detector, incluido un cristal especial y varias lentes y espejos, que trabajan juntos para “comprimir” la luz de LIGO en un estado cuántico donde las correlaciones entre las partículas de luz disminuyen el parpadeo.

LIGO completó su primera ejecución con luz exprimida en 2020, pero el método solo funcionó para ondas gravitacionales con frecuencias relativamente altas; las de frecuencias más bajas en realidad produjeron señales más ruidosas que antes. Jia y sus colegas modificaron el proceso de compresión para que funcionara igualmente bien tanto en frecuencias altas como bajas antes de la ejecución de LIGO en 2023. Este cambio tuvo un efecto sorprendente: la cantidad de ondas gravitacionales que detectó casi se duplicó, lo que permitió que la máquina revelara una parte más grande de nuestro universo.

“Ampliar los límites de la medición cuántica ha ampliado los límites de la medición del espacio-tiempo, lo cual es realmente algo hermoso”, dice Chad Hanna en la Universidad Estatal de Pensilvania. Afirma que esta precisión avanzada permitirá a LIGO observar fusiones de agujeros negros “desde el momento de formación de las primeras estrellas”.

Bruce Allen En el Instituto Max Planck de Física Gravitacional en Alemania, dice que hay varios tipos nuevos de ondas gravitacionales que a los físicos les gustaría ver con la precisión recién descubierta de LIGO. Esto incluye las que emiten constantemente las estrellas de neutrones llenas de baches mientras giran, a diferencia de las que emiten cuando giran. Chocar con algoque ha sido el origen de la mayoría de las ondas gravitacionales detectadas hasta la fecha.

La actualización también abre la puerta a una experiencia totalmente nueva. nuevos descubrimientos, ya que podría ayudar a investigar el fondo de ondas gravitacionales que impregna el espacio-tiempo. “Cada vez que aumentas la sensibilidad [of your detectors]“Aumentas tus posibilidades de encontrarte con lo inesperado”, dice Allen.