Nuevo tipo de detector de ondas gravitacionales para encontrar agujeros negros del tamaño de una pelota de tenis

Un nuevo tipo de detector de ondas gravitacionales para encontrar agujeros negros del tamaño de una pelota de tenis directamente del Big Bang.

“La detección de agujeros negros primordiales abre nuevas perspectivas para comprender el origen del Universo, porque se supone que estos agujeros negros todavía hipotéticos se formaron solo unas pocas fracciones de segundo después del Big Bang. Su estudio es de gran interés para la investigación en física teórica y cosmología, porque podrían explicar notablemente el origen de la materia oscura en el Universo ”. Se pueden ver estrellas en los ojos de los miembros del equipo que dirige el profesor Fuzfa, astrofísico de UNamur, al hablar de las perspectivas de su investigación. Este proyecto es el resultado de una colaboración sin precedentes entre la UNamur y la ULB, a la que se sumó la ENS gracias a la implicación del alumno en prácticas Léonard Lehoucq.

La idea era combinar la experiencia de UNamur en el campo de las antenas de ondas gravitacionales, idea patentada por el profesor Fuzfa en 2018 y estudiada por Nicolas Herman como parte de su doctorado, con la de ULB en el floreciente campo de los agujeros negros primordiales, en el que El profesor Clesse es uno de los jugadores centrales. Acaban de desarrollar una aplicación de este tipo de detector para observar agujeros negros primordiales “pequeños”. Sus resultados se acaban de publicar en la revista Revisión física D. “Hasta el día de hoy, estos agujeros negros primordiales siguen siendo hipotéticos, porque es difícil diferenciar entre un agujero negro resultante de la implosión de un núcleo estelar y un agujero negro primordial. Ser capaz de observar agujeros negros más pequeños, la masa de un planeta pero de unos pocos centímetros de tamaño, marcaría la diferencia ”, dice el equipo de investigadores. Continúan: “Estamos ofreciendo a los experimentadores un dispositivo que podría detectarlos, capturando las ondas gravitacionales que emiten al fusionarse y que son de frecuencias mucho más altas que las disponibles actualmente”.

¿Pero cuál es la técnica? Una “antena” de ondas gravitacionales, compuesta por una cavidad de metal específica y adecuadamente sumergida en un fuerte campo magnético externo. Cuando la onda gravitacional atraviesa el campo magnético, genera ondas electromagnéticas en la cavidad. En cierto modo, la onda gravitacional hace que la cavidad “silbe” (resuene), no con sonido sino con microondas.

Este tipo de dispositivo, de apenas unos metros de tamaño, sería suficiente para detectar fusiones de pequeños agujeros negros primordiales a millones de años luz de la Tierra. Es mucho más compacto que los detectores de uso común (interferómetros LIGO, Virgo y KAGRA) que tienen varios kilómetros de longitud. El método de detección lo hace sensible a ondas gravitacionales de muy alta frecuencia (del orden de 100 MHz, en comparación con 10-1000 Hz para LIGO / Virgo / Kagra), que no son producidas por fuentes astrofísicas ordinarias como fusiones, estrellas de neutrones o estelares. agujeros negros.

Por otro lado, es ideal para la detección de pequeños agujeros negros, la masa de un planeta y su tamaño va desde una pequeña pelota hasta una pelota de tenis. “Nuestra propuesta de detector combina tecnologías bien dominadas y de la vida cotidiana, como magnetrones en hornos microondas, imanes de resonancia magnética y antenas de radio. Pero no desmonte sus electrodomésticos de inmediato para comenzar la aventura: lea primero nuestro artículo, luego solicite su equipo, comprenda el dispositivo y la señal que lo espera en la salida ”, dicen los investigadores entre risas.

Esta técnica patentada se encuentra actualmente en la etapa de modelado teórico avanzado, pero cuenta con todos los elementos necesarios para entrar en una fase más concreta, con la construcción de un prototipo. En cualquier caso, allana el camino para una investigación fundamental sobre los orígenes de nuestro Universo. Además de los agujeros negros primordiales, este tipo de detector también podría observar directamente las ondas gravitacionales emitidas en el momento del Big Bang y, por lo tanto, sondear la física a energías mucho más altas que las logradas en los aceleradores de partículas.

Referencia: 22 de junio de 2021, Revisión física D.


Source: SciTechDaily by scitechdaily.com.

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