Interferometria

Interferometria hainbat hargailu, teleskopio edo irrati-antenatatik datorren argia (edo beste uhin elektromagnetiko batzuk) konbinatzean datzan tekniken familia bat da, gainjartze-printzipioa aplikatuz bereizmen handiagoko irudia lortzeko. Uhinen interferentzia fenomenoa aplikatzen duen neurketa metodo bat da. Gainera, desplazamendu-aldaketak aztertzeko argi-uhinak erabiltzen dituzten teknikak deskribatzeko erabiltzen da.

Aplikazioak 
Hainbat zientzia eta teknologiatan erabiltzen da, hala nola astronomia, klimatologia, zuntz optikoa, metrologia, ozeanografia, sismologia, espektroskopia (eta kimikan dituen aplikazioak), mekanika kuantikoa, fisika nuklearra eta partikulen fisika, plasmaren fisika, teledetekzioa, interakzio biomolekularrak, eta abar. Teknika hori irrati-astronomian erabiltzen da bereziki, eta zailagoa da uhin-luzera laburragoetan ezartzea. Arrazoi nagusia uhin-luzera laburragoak erabiltzean behar den zehaztasun mekaniko handiagoa da. Erabilera ohikoagoak daude, hala nola leiar eta ispiluen kurbadura-neurketa, eta akatsak identifikatzea, bai azaleran, bai osaeran.

Printzipio fisikoa 
Uhinen propietate fisiko bat bata bestearen gainean jartzeko gaitasuna da. Uhin biak elkarren arteko fasean daudenean, gainjartze horrek jatorrizkoaren intentsitatearen bikoitza duen uhin erresultante bat sortzen du. Bestalde, bi uhinak erabat zaharkituta daudenean, uhin erresultantea baliogabetzen da. Bi prozesu horiei interferentzia eraikitzailea eta suntsitzailea esaten zaie, hurrenez hurren. Interferometro batean, bi argi-sorta berdin-berdinak dira, normalean laser-iturri batekoak, bi ibilbide optiko desberdin egiten dituzte, ispilu eta prisma sistema batek zehaztuak,  interferentzia-patroi bat osatzeko. Erabilitako argiaren uhin-luzera ezagutzen denean, ibilbide optikoan distantzia txikiak neur daitezke, sortutako interferentziak aztertuz. Bi sortek norabide desberdinetan bidaiatzen dute, eta detektagailu batera iritsi aurretik birkonbinatzen dira. Bi sortek egindako distantziaren aldeak faseen arteko desberdintasuna sortzen du. Sartutako fase-diferentzia horrek uhin hasieran berdinen arteko interferentzia-patroia sortzen du, detektagailuan detektatzen dena.

Irrati astronomia 
Irrati-astronomia zeruko objektuak eta fenomeno astrofisikoak aztertzen dituen astronomiaren adarra da, espektroaren eremuan erradiazio elektromagnetikoaren emisioa neurtuz. Irrati-uhinek argi ikusgarriarena baino uhin luzera handiagoa dute. Irrati-astronomian, seinale onak jaso ahal izateko, antena handiak edo antena talde txikiagoak erabili behar dira paraleloan lan egiteko. Irrati-teleskopio gehienek antena paraboliko bat erabiltzen dute uhinak anplifikatzeko eta, horrela, uhinak ondo jasotzeko.

Interferometro motak 

Gaur egun, eskala handiko interferometro optikoen proiektuak daude lurreko teleskopio handien argi-sortak konbinatuz, hala nola Hawaiiko Keck interferometroa eta Txileko VLTI (Very Large Telescope Interferometer). Behatoki irrati-astronomikoen artean, berriz,  VLA (Very Large Array) AEBetan eta ALMA (Atacama Large Millimiter/submilliter Array) Txilen.

VIRGO edo LIGO bezalako interferometroak instalazio handietan eraikitzen dira grabitate-uhinak detektatzeko helburuarekin erlatibitate orokorraren teoriak aurrera egin ahala sortu ziren.

Leiar eta ispiluen kurbadura neurtzeko Twyman-Green eta Fizeau interferometroak erabiltzen dira.

Michelson-en eta Morley-ren esperimentua 

Michelson eta Morley-ren esperimentua fisikaren historiako garrantzitsuenetako eta ospetsuenetako bat izan zen. Albert Abraham Michelsonek (Fisikako Nobel Saria, 1907) eta Edward Morleyk 1887an egina, lurrak eterrarekiko duen mugimenduaren teoriaren aurkako lehen frogatzat hartzen da. Esperimentuaren emaitza Einsteinen erlatibitate bereziaren teoriaren oinarri esperimentala izango zen.

Itsas mailatik gertu dagoen eraikin baten oinarrian Michelson-ek eta Morley-k Michelsonen interferometroa deritzona eraiki zuten. Metodo honek argi-iturri bat erabiltzen du, sorta-zatitzaile batetik igarotzean bitan banatzen dena. Argi-sorta horietako bakoitza sorta-zatitzailerantz islatzen da eta, ondoren, haren anplitudeak konbinatzen ditu gainjartze-printzipioa erabiliz. Emaitzazko interferentzia-patroia, iturrira bideratzen ez dena, detektagailu fotoelektriko edo kamera batera bideratzen da normalean. 

Esperimentu honen bidez lurraren mugimendua eterraren bidez detektatu zen, argi-uhinak hedatzen ziren ingurunea, garai hartan zientzialari askok sinetsi zuten ideia. Esperimentuaren emaitza nuluak eterraren existentzia ezeztatu zuen, eta horrek erlatibitate bereziaren teoriara eta XX. mendearen hasierako fisikaren iraultzara eraman zuen. Tresna horri esker, distantzia mikrometrikoak kalkulatu ahal izan ziren, argiaren abiadura neurtu ahal izan zen izarren itxurazko diametroak, besteak beste.

LIGO 

LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) grabitate-uhinak detektatzeko behatoki bat da. Einsteinen erlatibitate orokorraren teoriak aurrez adierazitako grabitate-uhinen existentzia baieztatzeko eta haien propietateak neurtzeko. Grabitate-uhin baten lehen zuzeneko behaketa 2015eko irailaren 14an egin zen, GW150914 kodearekin identifikatuta, eta 2016ko otsailaren 11n aurkeztu zen jendaurrean.

Detekzioa teoriaren beste berrespen bat da, fenomeno kosmiko masiboetan grabitate-uhinen eraketa iragartzen duena hala nola galaxien talkan, supernoben leherketan, zulo beltzen edo neutroi-izarren eraketan, bi osagai masibo eta elkarrengandik hurbil dauden sistema bitarrak urtzen direnean. Azken kasu horretan, uhinen anplitudea eta maiztasuna aurreikus daitezke, objektu igorlearen propietateak identifikatuz. Big Bang-aren teoriak ere berekin dakar grabitate-uhinak sortzea Unibertsoaren lehen uneetan, eta mikrouhinen hondoko erradiazioaren edo erradiazio kosmikoaren antzeko grabitate-uhinen funts bat egotea. 2017an, Asturiasko Printzesa Saria jaso du, Ikerketa Zientifiko eta Teknikoarena, grabitazio-uhinak detektatzeko egindako lanagatik.

Grabitate-uhinen detekzioa

Lehenengo detekzioa 
2016ko otsailaren 11n, grabitate-uhinen detekzioa argitaratu zen, 2015eko irailaren 14an hartutako seinaleen baliozkotasuna egiaztatu ondoren.

Lehen aldiz, zientzialariek uhin grabitatorioak izeneko uhinak ikusi dituzte espazio-denboraren ehunean, urrutiko unibertsoan gertaera katastrofiko batetik Lurrera iristean hautemandakoak. Fisikariek ondorioztatu dute detektatutako grabitate-uhinak bi zulo beltzen fusioaren segundo baten azken zatikian gertatu zirela, zulo beltz masiboago bakarra sortzeko. Bi zulo beltzen arteko talka hori iragarrita zegoen, baina inoiz ez zen esperimentalki ikusi.

Grabitate-uhinak 2015eko irailaren 14an detektatu ziren, goizeko 5:51ean (09:51 UTC), Hanford Siten (Washington) eta Livingstonen (Louisiana) dauden laser interferometria bikoitzaren bidezko grabitate-uhinen bi behatokien detektagailuetan. LIGO behatokiak AEBetako Zientziarako Fundazio Nazionalak (NSF) finantzatzen ditu, eta Kaliforniako Teknologia Institutuak (Caltech) eta Massachusettseko Teknologia Institutuak sortu, eraiki eta operatu zituzten.

Bigarren detekzioa 
2015eko abenduaren 26an, 3:38 GMT zirela, bi detektagailu, 3.000 kilometrotik gorako distantzian, hondoko zarataren gaineko seinale oso ahul bat jaso zuten, 1,4 mila milioi argi-urteko distantziara zeuden Eguzkiaren masa bider 14,2 eta 7,5 arteko bi zulo beltzen talkari zegokiona. Seinale hori 2016. urteko ekainaren 15ean iragarri zen.

Erreferentziak

Ikus, gainera

Kanpo estekak 

Behaketa-astronomia
Irrati-astronomia
Irrati-teleskopioak
Metrologia