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Un detector de materia oscura graba inexplicables ondas de alta frecuencia

Un detector de materia oscura graba inexplicables ondas de alta frecuencia


Imagen para el artículo titulado Un detector de materia oscura graba unas señales de alta frecuencia que todavía somos incapaces de explicar

Este resonador en forma de disco mide menos de 2 centímetros de ancho, pero aunque parezca un dispositivo inocuo, es capaz de escuchar lo que sucede en el espacio-tiempo. Se trata de un nuevo resonador de ondas acústicas, y en sus primeros 153 días de funcionamiento ha detectado un par de eventos que podrían ser ondas gravitacionales de alta frecuencia, algo que nunca antes se habían registrado.

Las ondas gravitacionales fueron detectadas por primera vez en 2015 por el Observatorio de ondas gravitacionales LIGO. Las ondas gravitacionales son como ondas en el espacio-tiempo producidas por el movimiento (o la colisión) de objetos con mucha masa, como agujeros negros o estrellas de neutrones. Pero las ondas detectadas hasta ahora son señales de baja frecuencia y, aunque aún no está del todo probado, algunos astrofísicos creen que las ondas gravitacionales también podrían existir en frecuencias más altas, emitidas por objetos teóricos como agujeros negros primordiales o nubes de materia oscura. Y si esas ondas existen, están dispuestos a encontrarlas.

Con ese fin, un equipo de investigadores del Centro ARC de Física de Partículas de Materia Oscura y de la Universidad de Australia Occidental construyó este pequeño resonador. El dispositivo está compuesto por una serie de placas conductoras de cuarzo y un amplificador, colocado dentro de múltiples escudos de radiación y a muy baja temperatura para protegerlo del ruido.

El disco vibra cuando las ondas acústicas de alta frecuencia lo golpean, y esas ondas inducen una carga eléctrica sobre el cuarzo que es recogida por las placas conductoras. El amplificador hace que esta señal de bajo voltaje sea más fácil de ver para los investigadores. El resonador detectó algo el 12 de mayo de 2019 y el 27 de noviembre de 2019, y los resultados recogidos por el equipo acaban de publicarse este mes en Physical Review Letters.

Imagen de la colisión de dos agujeros negros.

Imagen de la colisión de dos agujeros negros.
Imagen: NASA

“Es emocionante que este evento haya demostrado que el nuevo detector es sensible y que nos da resultados, pero ahora tenemos que determinar exactamente qué significan esos resultados”, dijo William Campbell, físico de la Universidad de Australia Occidental y coautor del paper en un comunicado.

Hay varias cosas diferentes que podrían ser esta señal de alta frecuencia. De hecho, una gran parte de este trabajo consiste en descartar todas las demás alternativas posibles. Además de las ondas gravitacionales, otras explicaciones podrían ser la interferencia de otras partículas que atraviesan el detector, el paso de un meteorito cercano, un problema técnico del propio detector o, quizás la más tentadora, la detección de materia oscura de una gran masa.

Sin embargo, un problema mayor podría ser que realmente no existan ondas gravitacionales de alta frecuencia. Actualmente, son solo un modelo teórico, por lo que están buscando señales de algo que ni siquiera están seguros de que se encuentre ahí.

“La cuestión de si existen ondas gravitacionales de alta frecuencia debe ser investigada, porque si se descubre esto implicaría un campo nuevo de la física”, dijo Michael Tobar, físico de la Universidad de Australia Occidental y coautor del artículo a Gizmodo. “Es como cuando se descubrieron fotones de alta energía provenientes del cosmos, eso condujo a una nueva área en la astronomía”.

Para la siguiente fase del experimento, el equipo construirá un detector de duplicados y un detector de muones; el segundo detector ampliará el rango de frecuencia del dispositivo y permitirá a los investigadores encontrar correlaciones entre sus hallazgos, explicó Tobar. Si la próxima generación de dispositivos capta una señal, las cosas se pondrán muy interesantes.



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