Ruido y Sensibilidad

 

Si quieres medir cambios muy pequeños, puede parecer evidente que necesitas un instrumento muy sensible... pero, ¿qué queremos decir realmente con sensible? No nos referimos a que sepa cómo consolarte cuando te sientas triste, claro. Cuando hablamos de la sensibilidad de un instrumento, a lo que nos referimos es hasta qué punto podemos ver la señal que queremos medir. Así, para los detectores de ondas gravitacionales, la sensibilidad es una medida de cuánta señal de la que vemos proviene en realidad de las ondas gravitacionales. Para obtener la mejor sensibilidad, debemos hacer tan fuerte como sea posible la señal que queremos medir y hacer que el resto de las señales que no queremos sean lo más débiles posibles. Llamamos ruido a estas señales no deseadas.

Vamos a empezar por la primera parte, maximizar la señal de la onda gravitacional. Una forma de hacerlo es construyendo un detector muy grande. No es por nada que los interferómetros miden hasta 4 km de largo, sino que el tener un brazo muy largo hace que el cambio real de longitud del brazo por la influencia de una onda gravitacional sea mayor, lo que nos da una señal más grande a la salida del detector.

Así que ahora que hemos hecho nuestro detector tan sensible a las ondas gravitacionales como es posible, ¿por qué esto sólo no es suficiente? Bueno, las señales de ondas gravitacionales procedentes del espacio son aún tan pequeñas que se pueden confundir con otras muchas señales. Imagina que estás sentado en un extremo de un parque vacío y tu amigo está sentado en el otro. Si tu amigo te llama, es probable que te pueda oír con facilidad, porque no hay muchos otros sonidos de por medio. Si estuvieras sentado a la misma distancia, pero en pleno centro de una ciudad en hora punta, ¿sería tan fácil oirle? ¡Seguro que no! Eso es porque todas las otras señales de sonido se cruzan en el camino, y es difícil distinguir la señal que se quiere escuchar. Esto es lo que sucede con los detectores de ondas gravitacionales, que son instrumentos tan sensibles que pueden captar sonidos tan pequeños como las vibraciones de los átomos de la superficie de sus espejos ¡y estos sonidos pueden enmascarar la señal de onda gravitacional!

Curva de sensibilidad

La imagen de arriba es un diagrama de una curva de sensibilidad: cada línea representa una fuente de ruido diferente. El objetivo de construir un buen interferómetro es reducir cada fuente tanto como sea posible. Así, lo primero que se debe hacer es tratar de poner el detector en un lugar tranquilo, es decir, elegir el parque en lugar del centro de la ciudad. Sin embargo, hay muchas otras maneras en las que se puede intentar que tu detector mida menos ruido.