Suspensiones

 

Si una onda gravitacional atraviesa un detector moverá un poquito los espejos, algo así como 10-20 m. Incluso algo tan corriente como las olas del océano, o coches en marcha, pueden hacer moverse al espejo unos 10-9 m, que es muchísimo comparado con lo que queremos medir.

Para tener alguna oportunidad de detectar ondas gravitacionales tenemos que colocar los espejos de tal forma que se puedan reducir todos los movimientos no deseados. La superficie terrestre está en constante movimiento, con diferentes partes moviéndose a distintas frecuencias. Las actividades humanas, como coches y trenes, suelen causar vibraciones que se propagan a través de la superficie terrestre. Al movimiento del suelo se le llama "ruido sísmico". Cuando el suelo se mueve, también lo hace el detector y esto genera ruido en la señal. Para intentar evitar este efecto, en los detectores reales los espejos se ponen en sistemas de suspensión mecánica. Estos sistemas son parecidos a los que se utilizan en los coches para aislar a los pasajeros de los golpes y de la vibración de las ruedas.

Una forma muy efectiva de aislar del ruido sísmico es mediante una sofisticada combinación de péndulos. La cantidad que un péndulo se mueve es máxima a cierta frecuencia, conocida como frecuencia de resonancia. Cuando hacemos oscilar a un péndulo por encima de esta frecuencia, se va moviendo cada vez menos. Por lo tanto, si suspendemos el espejo como un péndulo, estará más quieto que el suelo (a frecuencias altas). Si añadimos más péndulos, el movimiento aún se puede reducir más. Los péndulos deben hacerse de forma que su frecuencia de resonancia esté muy por debajo de la de las oscilaciones del entorno y especialmente de la de una onda gravitacional.

Sistema de suspensión del espejo de GEO 600

Sistema de suspensión del espejo de GEO 600. Créditos: Instituto Albert Einstein de Hanóver

Sin embargo, las vibraciones más lentas, como las de las olas del mar, todavía pueden perjudicarnos. Algo que ayuda es alargar el péndulo, ya que así se disminuye la frecuencia de resonancia.

El problema es que sistemas demasiado complejos con muchos niveles de péndulos o péndulos muy largos pueden ser muy difíciles de controlar y muy caros. Por ello, el diseño de los péndulos en los sistemas de suspensión para los detectores de ondas gravitacionales es una solución de compromiso entre la longitud, el número de niveles y la complejidad.

Nuestra animación interactiva "Pendulum" te permite jugar con un péndulo online y ver cómo se puede usar para suprimir el ruido sísmico.