Un equipo de físicos pioneros de la Universidad de Cardiff ha logrado un nuevo hito en su búsqueda por comprender las fuerzas más misteriosas del universo.
Su sistema de interferómetro de mesa, el experimento Quantum Enhanced Space-Time Measurements (QUEST), ha establecido un récord mundial de sensibilidad en la búsqueda de ondas gravitacionales de muy alta frecuencia.
A diferencia de detectores gigantes de escala kilométrica como LIGO y VIRGO, la configuración QUEST cabe perfectamente en un solo banco. A pesar de su tamaño compacto, el dispositivo puede detectar cambios de longitud tan pequeños como 100 billonésimas del ancho de un cabello humano.
Este nivel de precisión sin precedentes representa una nueva era en la detección de ondas gravitacionales y ofrece una ventana prometedora a la nueva física, desde la naturaleza del espacio-tiempo hasta las elusivas firmas de la materia oscura y la gravedad cuántica.
Revelando la estructura cuántica del espacio-tiempo
En el centro del proyecto QUEST se encuentra la profunda pregunta: ¿Está cuantificado el espacio-tiempo? En la física moderna, el espacio y el tiempo no se consideran entidades separadas, sino como una única estructura entrelazada.
El equipo de Cardiff pretende determinar si esta estructura está formada por las unidades mensurables más pequeñas, del mismo modo que la energía y la luz están formadas por cuantos discretos.
El experimento representa un primer paso hacia el descubrimiento de la estructura cuántica del espacio-tiempo, un tema que ha fascinado a los físicos teóricos durante más de 50 años.
Al aplicar técnicas interferométricas diseñadas originalmente para observatorios de ondas gravitacionales, QUEST aporta un nuevo enfoque para explorar el reino cuántico a escalas más pequeñas y controlables.
Sensibilidad récord desde la mesa
Durante su primer experimento científico de tres horas de duración, QUEST demostró una sensibilidad nunca antes alcanzada en un instrumento a escala de laboratorio.
Utilizando dos interferómetros de ultra alta precisión, el equipo de investigación desarrolló una técnica de correlación que puede filtrar el ruido e identificar señales compartidas. Este es un método esencial para detectar ondas gravitacionales de muy alta frecuencia.
Se cree que estas ondas que recorren el tejido del universo se originan en fuentes exóticas como el universo primitivo, los agujeros negros primordiales u otros fenómenos desconocidos.
Los investigadores de Cardiff han dado un paso significativo hacia el descubrimiento de evidencia de una señal cósmica esquiva al establecer nuevos límites a su existencia.
Un legado de experiencia en ondas gravitacionales
El equipo QUEST tiene su sede en el Laboratorio de Exploración Gravitacional de Cardiff y se basa en más de 50 años de investigación de ondas gravitacionales.
Su experiencia en diseño de interferómetros y mediciones cuánticas coloca a la empresa en una posición única para adaptar técnicas de observación a gran escala a entornos compactos.
El profesor Hartmut Grote y sus colegas destacan que este enfoque de mesa ofrece una flexibilidad y precisión incomparables, lo que permite a los científicos abrir nuevos caminos en la gravedad cuántica y la detección de materia oscura.
También se espera que los conocimientos adquiridos gracias al diseño y rendimiento de QUEST influyan en la próxima generación de detectores de ondas gravitacionales, aumentando nuestra capacidad de observar el universo con mayor detalle.
Una nueva era de investigación espacio-temporal
Tras el éxito de su experimento debut, el equipo QUEST se embarcará en un experimento científico de varios meses para superar aún más los límites de la sensibilidad.
Cada avance en sus instrumentos acerca a los físicos a responder una de las preguntas más fundamentales de la ciencia: ¿Cómo se comporta la gravedad en las escalas más pequeñas del universo?
El trabajo del equipo de Cardiff muestra que los descubrimientos de talla mundial no requieren necesariamente maquinaria monumental. A veces, los experimentos de mesa producen descubrimientos que redefinen nuestra comprensión de las ondas gravitacionales y la naturaleza misma de la realidad.
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