¿Es posible este experimento láser que se muestra en la teoría del Big Bang?

Si miras esto objetivamente... bueno... quiero decir MIRA todo esto. Las palabras no le hacen justicia.

Rodeado de huellas, sentado en el polvo lunar, se encuentra un panel de 2 pies de ancho tachonado con 100 espejos que apuntan a la Tierra: la "matriz retrorreflectora de alcance láser lunar". Los astronautas del Apolo 11 Buzz Aldrin y Neil Armstrong lo colocaron allí el 21 de julio de 1969, aproximadamente una hora antes del final de su último paseo lunar. Treinta y cinco años después, es el único experimento científico de Apolo que sigue en marcha.

lea más en una publicación de blog de la NASA de 2004 .

Entonces... si consideramos el hecho de que actualmente HAY una plataforma de espejos instalada en la luna para que hagamos rebotar los láseres, esto significaría que los científicos de la NASA habían planeado apuntar los láseres hacia ella en algún momento. Lo más probable es que planearan hacerlo desde la Tierra, aunque quién sabe si querían poner en órbita satélites que también hicieran "ping" a la luna regularmente.

Entonces, ¿es posible? Tendría que decir que sí, ya que la NASA lo ha hecho varias veces antes. De hecho... aquí hay una imagen del láser en el observatorio McDonald en acción.

Ahora... Entiendo que la pregunta era si es posible hacer este experimento con equipos económicos y de "baja potencia". Supongo que la NASA ha intentado esto con diferentes configuraciones de equipos, sin embargo, si alguna de esas configuraciones se consideraría económica y/o de "baja potencia" depende de la persona que lea los informes. Me imagino que, de hecho, es posible recrear el experimento con equipos que equivaldrían a una fracción del costo y la potencia de la instalación del Observatorio McDonald... en cuanto a si alguien consideraría que todavía es barato y débil es otra historia. .

Eso es lo que me imagino en cualquier caso. Sin embargo, la pregunta se hizo antes. Y de la respuesta, parece que el costo del equipo siempre lo sacaría de la categoría Amateur.

¡Quizás! En realidad, su estimación de un fotón entre miles de millones es tremendamente optimista; el mejor experimento de alcance lunar que se ha construido (la Operación de alcance láser lunar del Observatorio Apache Point, APOLLO) envía 300 cuatrillones de fotones por pulso (115 mJ/pulso de un láser de 532 nm) y puede detectar un promedio de 3 fotones de retorno por pulso si apunta al reflector Apolo 15 (el más grande y, por lo tanto, el más brillante disponible). Eso es un fotón en 10 ^ 16 que realmente regresa, menos si se usa uno de los reflectores más pequeños y menos si las condiciones (posición de la luna, estabilidad atmosférica, etc.) no son perfectas. Y, sin embargo, esa tasa corresponde a 3000-4000 fotones reflejados detectados por minuto, lo que es una gran mejora con respecto a los instrumentos anteriores.

Lo que me lleva al punto: los experimentos de alcance lunar comenzaron hace 50 años, cuando la tecnología no era tan avanzada como lo era hoy. En aquel entonces, tuvieron la suerte de obtener un fotón por minuto de señal genuina, pero aun así fue suficiente para hacer ciencia, si se dejaba funcionar por un tiempo.

Entonces, ¿es plausible que un experimento en la azotea pueda llegar a ser 1/4000 tan bueno como la operación Apache Point? Bueno, probablemente no. El telescopio debe ser más grande y la ubicación debe estar lejos de la ciudad, en las montañas y no en la parte superior de un edificio. En cuanto al costo, necesitaría el telescopio, un láser de pulso (solo un vatio más o menos de promediopotencia, pero comprimida en pulsos breves e intensos para que la señal destaque sobre el ruido; un puntero láser normal no funcionará), un detector de fotodiodo de avalancha, una montura capaz de apuntar el láser y el telescopio con una precisión de segundo de arco, un buen convertidor de tiempo a digital, un montón de dispositivos electrónicos ligeramente exóticos y una computadora o dos. ¿Pero sabes que? Creo que en realidad podría ser factible con un presupuesto de aproximadamente $ 5,000 por parte de alguien con el conjunto adecuado de habilidades de ingeniería y mucha dedicación y tiempo para poner en el proyecto. Para propósitos de TV, podemos quitar algunas de estas cosas si es necesario. ¡Pero me encantaría ver a alguien replicar esto en la vida real!

Como era de esperar, ¡hay un XKCD relevante para esto!

El puntero láser rojo típico es de unos 5 milivatios, y uno bueno tiene un haz lo suficientemente ajustado como para golpear la Luna, aunque se extendería sobre una gran fracción de la superficie cuando llegara allí. La atmósfera distorsionaría un poco el haz y absorbería parte de él, pero la mayor parte de la luz lo lograría.

Así que parecería que este experimento es viable. Es posible que las lecturas no sean increíblemente precisas, pero en su mayor parte este tipo de "ciencia de garaje" depende del factor genial de poder hacerlo, en lugar de la precisión que obtienes al hacerlo.

Además, tenga en cuenta que Sheldon & Co tienen acceso a equipos por encima del promedio, probablemente debido a sus trabajos en los departamentos de ciencias de la universidad (sobre todo Howard como ingeniero). Es probable que Howard tenga acceso a mejores equipos o que tenga la capacidad de crear mejores equipos que el láser de punto rojo promedio.

Tampoco sería tan caro comprar un láser mejor, especialmente si dividen el costo. Según el mismo artículo de XKCD, un láser de 1 vatio (que es 200 veces más potente) cuesta alrededor de $300.

Si un láser de punto rojo barato ya puede llegar a la luna en su mayoría, es lógico que su equipo, que parece significativamente más profesional, pueda producir resultados aún mejores.

La NASA realizó un experimento y hay más de un juego de espejos en la luna, rebotaron láseres de la tierra a la luna; probó la teoría de la relatividad especial de Einstein y midió la distancia entre la Tierra y la luna, durante los 40 años que duró el experimento, pudieron determinar que la luna se está alejando de la Tierra a una velocidad de 3" anualmente. También demostró que Einstein tenía razón y que la relatividad especial funcionaba, esto también nos ayudó a comprender cómo el tiempo es diferente en gravedad cero; fue un gran logro en el campo de la física y avanzó enormemente en la comprensión humana y las tecnologías, es por eso que tenemos la ISS en baja gravedad. órbita de gravedad.

El experimento es muy simple de duplicar, especialmente si alguien tiene acceso a un láser de plasma de alta potencia como lo tendría un laboratorio universitario; Honestamente, es un programa de televisión con un presupuesto limitado, todo lo que necesita son las coordenadas y una comprensión de la trigonometría. Sé que tienen físicos reales que se utilizan para crear una autenticidad en el programa; por lo tanto, es posible que hayan utilizado equipos auténticos para hacer que el experimento sea creíble, aunque no estoy seguro de que el equipo utilizado sea capaz de ser realmente productivo en cuanto a resultados precisos.

https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2004/21jul_llr