Estos días parece que una de las cosas que más en boga en investigación son las ondas gravitacionales. Ya os hemos hablado en numerosas ocasiones, algunas ocasiones incluso hemos mencionado los métodos de detección. En concreto hemos mencionado repetidamente el interferómetro de Michelson, pero nunca hemos hablado en profundidad sobre cómo funciona y por qué es tan útil en muchas áreas de la física y la investigación en general. Así que vamos a ello, vamos a explicar cómo funciona el famoso interferómetro de Michelson

La luz y la intereferencia

La interferencia es un fenómenos propio de las ondas y que da lugar a situaciones más que curiosas. Una onda tiene puntos de intensidad máxima y de intensidad nula y de intensidad máxima, pero en negativo. Cuando varias ondas se encuentras puede interferir entre sí y dar lugar a patrones con máximo y mínimos colocados en lugares precisos. Para que exista la interferencia entre ondas, estas deben tener la misma frecuencia y longitud de onda o muy similares. Los efectos ocurren por igual con ondas de sonida y con ondas de luz, pero con la luz los efectos son mucho más visuales.

Las interferencias entre ondas de luz los patrones que se forman tienen que ver con el desfase entre las ondas. Esto significa que si coinciden un máximo positivo y un máximo negativo la suma de ambas ondas reslulta en un valor nulo, mientras que cuando se encuentras dos máximos positivos o negativos se produce un punto de luz mucho más brillante que cualquiera de las ondas por separado. Las figuras y patrones que forman estos máximos y mínimos permiten medir el retardo espacial de una onda con respecto a la otra; y esto es justo lo que explota el interferómetro de Michelson

Interferómetro de Michelson, la regla más precisa

El interferómetro de Michelson es un dispositivo en el que se coloca un haz láser apuntando directamente a un espejo semitransparente que divide el haz en dos caminos diferentes que vuelven a juntarse tras un cierto recorrido. La distancia de cada camino no es importante en valor absoluto ni puede medirse con el interferómetro de Michelson. Pero a partir de una posición inicial, cualquier pequeño movimiento es registrado por este aparato y puede ser visualizado como un cambio en los patrones de interferencia que se forman al volver a coincidir los dos haces.

Utilizando este fenómeno de la interferencia, uno puede ser capaz de medir variaciones de distancias más pequeñas que la mitad de la longitud de onda de la luz incidente. Esto significa que utilizando luz visible podemos medir desde 300nm (para el color rojo) hasta prácticamente cualquier valor si utilizamos rayos X o rayos Gamma. No existe un regla en el mundo que pueda dar de un forma tan sencilla una medida de distancia tan precisa y ahí reside la importancia y la utilidad del interferómetro de Michelson.

Su punto débil es que solo mide variaciones de distancias y no distancias absolutas, pero a cambio tiene siempre la misma precisión sin importar la longitud total de los brazos. Este último punto es el que hace muy útil el interferómetro de Michelson para medir obdas gravitacionales, puesto que la variación total de la distancia es proporcional a la longitud de los brazos. Utilizando un interferómetro de Michelson con brazos de miles de kilómetros de largo podemos medir variaciones de 0,0000001nm por cada metro de brazo, increíble.