In fisica per onda si intende più un comportamento che un oggetto fisico ben determinato. Si dice che una certa grandezza è un’onda quando varia nel tempo e nello spazio oscillando. Ma le grandezze che oscillano possono essere diversissime, per cui ogni tipo di onda richiede un apparato diverso per la rilevazione, perchè diversa è la grandezza fisica da misurare. In particolare è necessario fare una distinzione tra le onde che rappresentano una perturbazione di un qualcosa che in altre condizioni è statico (si può pensare ad un foglio elastico che viene percosso ritmicamente) e le onde che sono tali solo perchè ondulatoria è la descrizione matematica ma che non rappresentano la perturbazione di qualcosa. Nei casi posti dalla domanda le onde elettromagnetiche e gravitazionali rientrano nel primo tipo, mentre la funzione d’onda è del secondo tipo.
La maggior parte delle onde elettromagnetiche di interesse pratico sono misurate con degli strumenti il cui principio di funzionamento è lo stesso delle antenne radiotelevisive: c’è una griglia metallica che viene posta nella regione di spazio da misurare. Le variazioni del campo elettromagnetico inducono delle correnti nel metallo che variano con le stessa frequenza dell’onda, queste correnti vengono poi raccolte e misurate con un semplice amperometro. Un altro strumento molto usato per queste misurazioni sono i fotodiodi, che sono degli oggetti costituiti da semiconduttori che assorbono fotoni (cioè “atomi” di onde elettromagnetiche) di determinate frequenze e li convertono in impulsi elettrici. Frequenze molto alte (ultravioletti, raggi X, etc.) o molto basse sono rilevate con strumenti di volta in volta diversi a seconda delle caratteristiche delle onde da misurare
Le onde quantistiche non possono essere misurate direttamente. La funzione d’onda non è una vera e propria grandezza fisica, infatti non è definita operativamente, è una grandezza ausiliaria che è usata, nell’ambito di una determinata teoria, per calcolare i valore attesi delle grandezze fisiche del sistema. Al massimo, con molte misure ripetute, si può ricostruire la distribuzione di probabilità di cui la funzione d’onda è ampiezza. Tuttavia l’onda in sè e per sè non può essere rilevata in un colpo solo come nel caso elettromagnetico.
Il caso gravitazionale è simile a quello elettromagnetico, con la differenza che la grandezza ondulatoria è di natura completamente diversa per cui sarà diverso il meccanismo. In particolare le onde gravitazione trasportano deformazioni locali della geometria dello spazio-tempo. Una zona di spazio investita da onde gravitazionali sperimenta un improvviso effetto di marea che è una brusca variazione spaziale del campo gravitazionale per cui punti diversi dello stesso oggetto sono attirati con forze di gravità diverse. Le onde gravitazionali che possiamo sperare di misurare sono lievissime, perchè originate da fenomeni astronomici molto lontani. L’effetto di marea risultante è molto difficile da distinguere da quello proprio del pianeta Terra (con strumento molto sofisticati si possono misurare le variazioni di forza di gravità anche su distanze di un metro). Per evitare errori sistematici le antene gravitazionali devono essere quindi molto piccole, con la conseguenza di aumentare il disturbo causato da altri fattori ambientali. Per questo motivo i rilevatori (per adesso gli esperimento sono in preparazione) verranno posti nello spazio e i dati dovranno essere analizzati con molta cura e per molto tempo in modo da eliminare ogni “falso positivo” cioè ogni segnale che non ha un’origine gravitazionale.