MiniGRAIL era un tipo de Antena de Masa Resonante, [1] que es una esfera masiva que se utilizaba para detectar ondas gravitacionales . El MiniGRAIL fue el primer detector de este tipo en utilizar un diseño esférico. Está ubicado en la Universidad de Leiden en los Países Bajos . El proyecto fue administrado por el Laboratorio Kamerlingh Onnes. [2] Un equipo del Departamento de Física Teórica de la Universidad de Ginebra , Suiza , también estuvo muy involucrado. El proyecto finalizó en 2005.
Las ondas gravitacionales son un tipo de radiación emitida por objetos que tienen masa y están sometidos a aceleración. Se sospecha que las fuentes más potentes de ondas gravitacionales son objetos compactos como las estrellas de neutrones y los agujeros negros . Este detector puede detectar ciertos tipos de inestabilidades en estrellas de neutrones simples y binarias en rotación, y la fusión de pequeños agujeros negros o estrellas de neutrones. [3]
Un diseño esférico tiene la ventaja de poder detectar ondas gravitacionales que llegan desde cualquier dirección y es sensible a la polarización. [4] Cuando las ondas gravitacionales con frecuencias de alrededor de 3000 Hz pasan a través de la bola MiniGRAIL, vibrará con desplazamientos del orden de 10 −20 m. [5] A modo de comparación, la sección transversal de un solo protón (el núcleo de un átomo de hidrógeno ), es de 10 −15 m (1 fm). [6]
Para mejorar la sensibilidad, el detector estaba diseñado para funcionar a una temperatura de 20 mK. [2] La antena original del detector MiniGRAIL era una esfera de 68 cm de diámetro hecha de una aleación de cobre con un 6% de aluminio. Esta esfera tenía una masa de 1.150 kg y resonaba a una frecuencia de 3.250 Hz. Estaba aislada de la vibración por siete masas de 140 kg. Se esperaba que el ancho de banda del detector fuera de ±230 Hz. [3]
Durante la fundición de la esfera, apareció una grieta que redujo la calidad a niveles inaceptables. Fue reemplazada por una esfera de 68 cm con una masa de 1.300 kg. Esta fue fabricada por ItalBronze en Brasil. La masa más grande redujo las frecuencias de resonancia en aproximadamente 200 Hz. [7] La esfera está suspendida de cables de acero inoxidable a los que se unen resortes y masas para amortiguar las vibraciones. El enfriamiento se logra mediante un refrigerador de dilución . [8]
Las pruebas a temperaturas de 5 K mostraron que el detector tenía una sensibilidad de deformación máxima de 1,5 × 10 −20 Hz − 1 ⁄ 2 a una frecuencia de 2942,9 Hz. En un ancho de banda de 30 Hz, la sensibilidad de deformación fue de más de 5 × 10 −20 Hz − 1 ⁄ 2 . Se espera que esta sensibilidad mejore en un orden de magnitud cuando el instrumento funcione a 50 mK. [4]
En São Paulo se encuentra un detector similar, llamado " Mario Schenberg " . La cooperación de los detectores aumenta enormemente las posibilidades de detección mediante el análisis de coincidencias. [9]