Columna Emol: “Luz comprimida y sus aplicaciones: cómo se alcanzan las mediciones más precisas”, por Jerónimo Maze.
El investigador principal de CIEN-UC y profesor asociado del Instituto de Física de la Universidad Católica, Jerónimo Maze Rios, en columnas de emol, comenta sobre la luz comprimida y sus aplicaciones.
El investigador principal de CIEN-UC y profesor asociado del Instituto de Física de la Universidad Católica, Jerónimo Maze Rios, en columnas de emol, comenta sobre la luz comprimida y sus aplicaciones.
El investigador comenta que en 1927 Heisenberg enunciaba el principio de incerteza: no es posible conocer la posición y velocidad de una partícula con absoluta precisión a la vez, lo que aparentemente impone una limitación sobre el conocimiento accesible en cualquier medición. Sin embargo, actualmente científicos han podido superar esta barrera y realizar medidas con una precisión sin precedentes, entre ellas, la detección de ondas gravitacionales.
El observatorio de ondas gravitacionales mediante interferometría láser (LIGO) es capaz de comparar el tiempo de vuelo de dos haces de luz que viajan perpendicularmente entre sí, y que son reflejados por espejos que se encuentran a más de 4 kilómetros de distancia. Puede detectar cambios de distancia tan pequeños como un décimo de milésima de un protón entre sus espejos: esto equivale a estimar la distancia entre nuestro sol y la estrella más cercana con la precisión de un cabello humano.
Esta sensitividad permite a LIGO detectar cambios minúsculos en distancia como los provocados por colisiones entre agujeros negros que ocurren a más de un billón de años luz de distancia. Para esto LIGO debe sortear varios desafíos tanto de la ingeniería como de carácter fundamental.
Dentro de los desafíos fundamentales, una de las principales limitantes en LIGO es el ruido cuántico. De acuerdo con la mecánica cuántica, la luz está compuesta por pequeñas partículas llamadas fotones. En los interferómetros ópticos existen fotones que vienen y salen de nuestro mundo (se crean y destruyen constantemente). Estos introducen ruido en los detectores, impidiendo a los científicos distinguir con precisión la señal gravitacional del ruido. Sin embargo, y aunque parezca increíble, es posible mejorar la capacidad de detección cambiando la forma de este ruido mediante luz comprimida.
¿Qué es la luz comprimida?
Para ilustrar este concepto imaginemos que cada fotón detectado en LIGO es como una gota de agua golpeando nuestro techo. La detección de luz sin comprimir se asemeja a las gotas de agua golpeando nuestro techo en un día lluvioso. El tiempo en que cada gota golpea nuestro techo es aleatorio impidiéndonos decir cuantas gotas golpean el techo cada segundo con precisión.
Existen varias formas de luz comprimida. Una, por ejemplo, corresponde a la situación en que todas las gotas del día lluvioso golpean el techo al mismo tiempo y no de forma aleatoria. Este caso, además de dejarnos sin techo, corresponde a la luz comprimida en fase. Esta forma de llover (o forma de luz), tiene la desventaja que el número de gotas varía mucho de un momento a otro.
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Fuente: emol.cl
