08:46 17 Kwiecień 2021
Nauka I tech
Krótki link
0 30
Subskrybuj nas na

Naukowcy pracujący w projekcie GEO600 poinformowali o stworzeniu urządzenia zdolnego do tłumienia efektów szumu kwantowego lepiej niż jakikolwiek inny detektor fal grawitacyjnych. Zdaniem autorów może to stanowić ważny wkład w rozwój detektorów trzeciej generacji. Opis opracowania został opublikowany w czasopiśmie Physical Review Letters.

GEO600 to detektor fal grawitacyjnych zlokalizowany w Niemczech. Jego interferometr laserowy jest jednym z najczulszych na świecie, ale naukowcy pracujący nad instalacją borykają się z problemem zbyt silnego szumu kwantowego, który nie pozwala na wiarygodną rejestrację fal grawitacyjnych.

Fale grawitacyjne powodują niewielkie zmiany długości w kilometrowych detektorach międzynarodowej sieci obejmującej detektory GEO600, KAGRA, LIGO i Virgo. Instrumenty tych detektorów, które wykorzystują światło laserowe do wykrywania tych efektów, są tak czułe, że ogranicza je jedynie granica mechaniki kwantowej, która objawia się w postaci szumu kwantowego, którego nie można całkowicie wyeliminować i który nakłada się na sygnały fal grawitacyjnych. Ale można zmienić właściwości tego szumu, stosując proces zwany ściśnięciem, aby nie zakłócał zbytnio pomiarów.

Niemieccy naukowcy z Instytutu Fizyki Grawitacyjnej im. Maxa Plancka i Instytutu Fizyki Grawitacyjnej Uniwersytetu Leibniza w Hanowerze wraz z brytyjskimi partnerami z Uniwersytetu Cardiff University i Uniwersytetu Glasgow, pracujący w projekcie GEO600, zmniejszyli szum kwantowo-mechaniczny o prawie połowę i osiągnęli najsilniejsze ściśnięcie, jakie kiedykolwiek zaobserwowano w detektorze fal grawitacyjnych - 6 decybeli.

„Skupiliśmy się na optymalizacji i opisaniu źródła ściśniętego światła i jego interfejsu z detektorem. W porównaniu z detektorem bez ściśnięcia obserwowalna objętość Wszechświata wzrosła ośmiokrotnie przy wysokich częstotliwościach. Może to pomóc w lepszym zrozumieniu gwiazd neutronowych” - zacytowano w komunikacie prasowym Instytutu Fizyki Grawitacyjnej im. Maxa Plancka słowa pierwszego autora artykułu doktora Jamesa Lougha.

Autorzy osiągnęli nowy rekord dzięki niedawno opracowanym i wykonanym na zamówienie komponentom optycznym, a także dzięki optymalizacji konfiguracji optycznej źródła ściśniętego światła i sposobu, w jaki jego sygnał wyjściowy dociera do detektora.

„Niemiecko-brytyjscy członkowie zespołu GEO600 są pionierami w dziedzinie światła ściśniętego. Używamy światła ściśniętego regularnie od 2010 roku i jako jedyni robiliśmy to do kwietnia 2019 roku” - wyjaśnia inny autor badania Christoph Affeldt, kierownik operacyjny GEO600.

Chociaż ściśnięcie może potencjalnie znacznie zwiększyć czułość GEO600, ale ponieważ ściśnięte światło jest bardzo nietrwałe, nawet najmniejsza strata na drodze do detektora może je pogorszyć. Dlatego naukowcy zamierzają teraz skoncentrować swoje wysiłki na uzyskaniu większej gęstości światła i zintegrowaniu nowego przyrządu - „ściskacza” z samym detektorem. Zdaniem autorów może to dodatkowo zwiększyć czułość.

„Jesteśmy przekonani, że na GEO600 będziemy w stanie osiągnąć poziom ściśnięcia 10 decybeli niezbędny dla przyszłych detektorów fal grawitacyjnych” - mówi kierownik badania profesor Karsten Danzmann, dyrektor Instytutu Fizyki Grawitacyjnej na Uniwersytecie Leibniza w Hanowerze.

Obecnie na świecie opracowywane są dwa detektory fal grawitacyjnych trzeciej generacji: europejski Teleskop Einsteina i amerykański Cosmic Explorer. 

Zobacz również:

Przyznano Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Tym razem bez Polaka
Iran odkrył związek między zabójstwem fizyka a eksplozją w obiekcie jądrowym w Natanz
Naukowcy odkryli oznaki grawitacyjnego tła wszechświata
Tagi:
grawitacja, fale ultradźwiękowe, kwantowa fizyka, astrofizyka, fizyka
Standardy społecznościDyskusja
Komentarz przez SputnikKomentarz przez Facebook
  • Komentarz