Desde la primera detección de ondas gravitacionales de LIGO, he estado buscando una forma intuitiva -siempre y cuando la intuición pueda ser útil en relatividad, que a menudo no lo es- para entender cómo funciona el detector. Más específicamente, una forma de entender cómo se pueden detectar las ondas gravitacionales incluso cuando la regla de medición (pulsos de luz láser con una longitud de onda fija) se estira y se encoge como cualquier otra cosa afectada por la onda. He leído la respuesta estándar proporcionada por el equipo de LIGO y la respuesta heurística de Peter Saulson , que son geniales. Ambas explicaciones se basan principalmente en el tiempo, lo que me llevó a una interpretación tentativa que es la siguiente:
Digamos que el gran interferómetro no es una regla de dos brazos, sino dos relojes de luz, en los que los tictacs son reemplazados por reflejos en los espejos. En ausencia de ondas gravitacionales, ambos relojes están sincronizados. Sin embargo, cuando una onda gravitacional cruza los brazos perpendiculares, la distancia entre los espejos -cuya detección puede ser problemática como se dijo antes- cambia, pero también lo hace el tiempo entre reflejos, para mantener invariante el intervalo relativista (que para el movimiento de la luz es cero). La onda gravitacional afecta a los dos brazos -relojes de luz- de manera diferente, por lo que se desincronizan produciendo un efecto interferométrico cuando los haces se reencuentran en el detector.
No he encontrado ninguna literatura sobre LIGO con esta interpretación, por lo que supongo que es evidente o simplemente incorrecta. ¿Qué opinas?
Su explicación en términos de tiempo de viaje ligero es correcta (y en realidad diría que es mejor que la explicación habitual en términos de longitudes cambiantes).
Sin embargo, un punto clave es que las ondas gravitacionales estiran el espacio para las partículas inerciales (que caen libremente). Las partículas en una regla no caen libremente, están unidas por fuerzas electromagnéticas. Por lo tanto, una onda gravitacional estirará una regla de un metro de manera diferente a como estiraría la distancia entre dos partículas que flotan libremente y que estaban a 1 metro de distancia antes de que pasara la onda gravitatoria. El hecho de que exista una interacción entre la "fuerza de deformación" de una onda gravitacional y las fuerzas internas que mantienen unido un objeto es la base de los detectores de ondas gravitacionales de barra resonante. De todos modos, todo esto es para decir que, en principio, podría usar una regla para medir el desplazamiento de partículas que caen libremente debido a una onda gravitacional que pasa, porque no se estiran en la misma cantidad.