Os cientistas descobriram uma técnica surpreendentemente simples para detectar ondas gravitacionais que é quase impossível de acreditar

Nova abordagem para a detecção de ondas gravitacionais

Cientistas da Universidade de Estocolmo, Nordita e da Universidade de Tübingen propuseram uma forma totalmente diferente de detectar ondas gravitacionais. Em vez de medir as oscilações do comprimento de onda da luz em interferômetros de quilômetros, eles planejam registrar a mudança de cor dos fótons emitidos pelos átomos.

Por que isso é importante
* Detectores atuais

LIGO, Virgo e KAGRA usam espelhos com braços de cerca de três quilômetros. Isso os torna sensíveis a ondas de alta frequência geradas por colisões de buracos negros pequenos e estrelas de nêutrons.

* Eventos de baixa frequência

Fusões de buracos negros supermassivos geram ondas gravitacionais com períodos de até vários anos. Para registrá-las são necessários espelhos espalhados por centenas ou milhares de quilômetros – isso só é possível no espaço (planos para o final de 2030).

* Alternativa compacta

Cientistas suíços desenvolveram uma teoria que permite criar detectores portáteis para esses eventos. Isso simplificará e acelerará significativamente sua construção.

Como funciona a nova ideia
1. Modulação do campo quântico – as ondas gravitacionais em transito alteram ligeiramente a fase do campo eletromagnético ao redor dos átomos.

2. Emissão espontânea – os átomos absorvem energia, passam para estados excitados e, depois de algum tempo, retornam ao nível fundamental emitindo fótons.

3. Deslocamento da frequência dos fótons – a modulação provoca um pequeno deslocamento na frequência (cor) dos fótons emitidos. Esse deslocamento depende da direção do movimento dos fótons.

Até agora esses efeitos não foram observados porque as ondas gravitacionais não afetam a intensidade da emissão espontânea; o brilho permanece inalterado. No entanto, as características espectrais da luz mudam de acordo com a força e a direção das ondas – isso já está teoricamente confirmado.

Implementação tecnológica
* Relógios atômicos – os novos detectores usarão relógios atômicos superestáveis baseados em átomos ultrafrios.

* Duração dos eventos – esses relógios são capazes de rastrear processos que duram até vários anos, o que é ideal para observar fusões de buracos negros supermassivos.

* Vantagens – compactidade e arranque mais rápido em comparação com gigantescos interferômetros laser espaciais.

Próximos passos
Os cientistas enfatizam a necessidade de uma análise cuidadosa do ruído, mas as primeiras estimativas são promissoras. Se a teoria for confirmada, surgirão dispositivos compactos que abrirão um novo classe de ondas gravitacionais anteriormente inacessíveis à observação.