Los investigadores del LIGO reali- zaron su primera “toma de datos” durante 17 días del verano del año 2002. Hubo un par de sesiones más durante 2003, cada una de dos meses de duración, y una cuarta a finales de 2004. El tiempo entre las sesiones se dedicó a rastrear las fuentes de ruido y a realizar varios cambios para mejorar el funcionamiento. Como resultado, las sensibilidades de los interferómetros han mejorado conti- nuamente y se han acercado mucho al objetivo.
Incluso una vez que los interferó- metros del LIGO empiecen a fun- cionar con toda la sensibilidad, no hay garantías de que encuentren algo. No se puede saber cuándo hallarán ondas gravitatorias; al fin y al cabo, se trata de una exploración en lo aún desconocido. Sin embargo, podemos hacer suposiciones razonables acerca de algunas de las posibles fuentes. Por ejemplo, la proporción de inspira- les de estrellas de neutrones binarias que tendrán lugar tan cerca como
para proporcionar una señal detec- table no llegará a una por decenio. Habríamos de tener suerte para que LIGO registrara pronto una inspiral. En el caso de otras fuentes, nos es más difícil calcular con qué frecuen- cia aparecerán. Nuestro objetivo para el próximo futuro es estar preparados para cualquier sorpresa que la natu- raleza nos pueda ofrecer.
Las ondas gravitatorias no po- drán seguir ocultas indefinidamente. Ya se están desarrollando mejores técnicas de detección para futuros interferómetros. Una de las mejoras propuestas, LIGO Avanzado, aprove- chará esos desarrollos y aumentará las sensibilidades de los tres interfe- rómetros en alrededor de un orden de magnitud; escrutará así un volumen de espacio mil veces mayor. Si se aprueba, tendríamos la seguridad de detectar inspirales binarias a un ritmo adecuado y sería mucho más proba- ble identificar otras fuentes.
A modo de complemento de los detectores terrestres, pueden también rastrearse las ondas gravitatorias mi- diendo de manera continua y con precisión la distancia a una nave interplanetaria. En anteriores expe- rimentos de este tipo, se emitía una señal de radio desde la Tierra y la
nave lejana la devolvía. Actualmen- te, la Agencia Europea del Espacio y la NASA están colaborando en el diseño de la Antena Espacial para el Interferómetro Láser (LISA), un conjunto de tres naves espaciales que muy probablemente se pondrán en órbita en torno al Sol en la próxi- ma década. Esta manera de abordar la astronomía de ondas gravitatorias se libra de los problemas del mo- vimiento del suelo y dispondría de brazos interferométricos de millones de kilómetros de longitud: los haces láser que se propagarían a través del vacío espacial. LISA rastrearía una banda de frecuencias más baja que la que LIGO puede esperar cubrir; buscaría fuentes distintas. Y contará, al contrario que cualquiera de los actuales detectores terrestres, con sensibilidad suficiente para registrar ondas gravitatorias de fuentes conoci- das (como el doble púlsar descubier- to hace poco). Ofrecerá así valiosos patrones de calibración.
La dificultad de detectar de forma directa ondas gravitatorias es impo- nente. Pero tantos años de paciente trabajo nos han acercado a ese objeti- vo. Esperamos observar por fin estas pequeñas ondas del espaciotiempo en un futuro no muy lejano.
Peter S. Shawhan se doctoró en física en 1999 por la Universidad de Chicago. Hoy
trabaja en el Instituto de Tecnología de California. Ha realizado diversas contribucio- nes al LIGO, donde ahora se dedica al análisis de datos.
©American Scientist Magazine.
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El autor
E
l vehículo se detiene con un chirriar de frenos... El detec- tive aguza el oído... El sollozo de un violón suena desde el fondo de la casa apartada... La reja rechina cuando el detective la empuja... Es- tos sonidos, que alimentan la tensión en las películas de suspense y aña- den emoción a las piezas musicales, comparten un mismo origen físico: la acción combinada del rozamiento y la elasticidad.Los chirridos son producto del rozamiento que se produce entre dos superficies sólidas en contac- to; la intensidad de esa fuerza de rozamiento disminuye conforme aumenta la velocidad relativa en- tre las superficies. Experimentamos este fenómeno cada vez que ha- cemos deslizar sobre el suelo una
caja o un mueble. Para poner la caja en movimiento, debemos empujarla horizontalmente ejerciendo una fuerza igual o superior a un valor umbral: el producto del peso de la caja por el coeficiente de rozamiento estático, que vale entre 0,5 y 1. Iniciado el movimiento, la fuerza necesaria para mantenerlo es menor que la inicial, puesto que el rozamiento entre la caja y el suelo disminuye. Ello se debe a que el coeficiente de rozamiento dinámico es del orden de un 25 por ciento menor que el estático.
Añadamos ahora la elasticidad. Imaginemos que usa- mos una cuerda elástica, una goma, para tirar de la caja. Al principio, la cuerda no ejerce fuerza alguna sobre la caja. Poco a poco, empezamos a tirar de ella a velocidad
constante. A medida que la goma se alarga, aumentan su tensión y la fuerza que ejerce sobre la caja. Pero la caja sigue inmóvil hasta que esa fuerza al- canza el valor umbral determinado por el coeficiente de rozamiento estático; entonces se pone en movimiento y el rozamiento (ahora dinámico) disminuye en un 25 por ciento. La goma empieza a contraerse para recuperar su longitud original, pero mientras su alargamiento no disminuya en un 25 por ciento, la fuerza que ésta ejerce sobre la caja sigue siendo mayor que la fuerza de rozamiento dinámico y, por tanto, la caja acelera. Luego la caja frena, pierde velocidad y, por fin, se para.
A tirones
Para volver a poner la caja en mo- vimiento, puesto que el frotamiento torna a ser estático, hay que volver a estirar la cuerda elástica, y así sucesivamente. Se observa entonces un movimiento discontinuo, a tirones, que describe ciclos de retención-deslizamiento (“stick-slip”). Se produce una alternancia entre una fase estática, durante la cual la energía suministrada por el operador se almacena en forma elástica (aquí en la goma), y una fase de desli- zamiento, en la que esa energía se libera bruscamente en forma de energía cinética y se disipa a través del calor en el rozamiento.
Las sacudidas características de este tipo de movi- miento no siempre se perciben a simple vista; pero sí se oyen cuando su frecuencia crece lo suficiente: una puerta que chirría, unos frenos que rechinan, unos neu-
CURIOSIDADES
DE
LA
FÍSICA
Jean-Michel Courty y Edouard Kierlik