Suspensions

 

Si una ona gravitacional travessa un detector mourà un poquet els miralls; per exemple, sols uns 10-20 m. Fins i tot coses tan corrents com les onades de l'oceà, o cotxes circulant poden fer moure el mirall uns 10-9 m, que és moltíssim comparat amb el que volem mesurar.

Per a tenir alguna oportunitat de detectar ones gravitacionals hem de col·locar els miralls de tal forma que els moviments no desitjats es puguin reduir. La superfície terrestre està en constant moviment, amb diferents parts del entorn movent-se amb diferents freqüències. Les activitats humanes, com ara els cotxes i els trens, solen causar vibracions que es propaguen a través de la superfície terrestre. Al moviment del sòl se l'anomena "soroll sísmic". Quan el sòl es mou, també ho fa el detector i això genera soroll en el senyal. Per a intentar evitar aquest efecte, en els detectors reals els miralls es posen en sistemes de suspensió mecànics. Aquests sistemes són pareguts als sistemes de suspensió dels cotxes que aïllen els passatgers dels cops i la vibració de les rodes.

Una forma molt efectiva d'aïllar del soroll sísmic és mitjançant una sofisticada combinació de pèndols. El moviment d'un pèndol és màxim a una certa freqüència, coneguda com a freqüència de ressonància. Quan fem oscil·lar a un pèndol per damunt d'aquesta freqüència, es desplaça cada vegada menys. Per tant, si suspenem el mirall com un pèndol, estarà més quiet que el sòl (a freqüències altes). Si afegim més pèndols, el moviment encara es pot reduir més. Els pèndols han de fer-se de manera que la seva freqüència de ressonància estiga molt per davall de la de les oscil·lacions de l'entorn i especialment de la d'una ona gravitacional.

Sistema de suspensió del mirall de GEO 600

Sistema de suspensió del mirall de GEO 600. Crèdits: Albert Einstein Institute Hannover

No obstant això, les vibracions més lentes, com les de les onades del mar, encara poden perjudicar-nos. Allargar el pèndol ens ajuda, ja que així es disminueix la freqüència de ressonància.

El problema és que sistemes massa complexos amb molts nivells de pèndols o pèndols molt llargs poden ser molt difícils de controlar i molt cars. Per això, el disseny dels pèndols en els sistemes de suspensió per als detectors d'ones gravitacionals és una solució de compromís entre la longitud, el nombre de nivells i la complexitat.

La nostra animació interactiva "Pendulum" et permet jugar amb un pèndol online i veure com es pot usar per a suprimir el soroll sísmic.