Пошук проводиться для виявлення перших доказів гравітаційних хвиль, що подорожують навколо космосу. Якщо гравітаційна хвиля проходить через об'єм простору-часу, що оточує Землю, теоретично лазерний промінь виявить невелику зміну, оскільки хвиля, що проходить, трохи змінює відстань між дзеркалами. Варто зазначити, що ця незначна зміна буде невеликою; настільки малий, що LIGO був розроблений для виявлення коливання відстані менше однієї тисячної ширини протона. Це вражає, але може бути і краще. Зараз вчені вважають, що вони знайшли спосіб підвищення чутливості LIGO; використовуйте дивні квантові властивості фотона, щоб «здавити» лазерний промінь, щоб досягти підвищення чутливості ...
LIGO був розроблений співробітниками MIT та Caltech для пошуку спостережливих доказів теоретичних гравітаційних хвиль. Вважається, що гравітаційні хвилі поширюються по всьому Всесвіту, оскільки масивні об'єкти порушують простір-час. Наприклад, якщо дві чорні діри зіткнулися і злилися (або зіткнулися і підірвались одна від одної), теорія загальної відносності Ейнштейна передбачає, що пульсація буде відправлена по всій тканині простору-часу. Щоб довести, що гравітаційні хвилі існують, потрібно створити абсолютно інший тип обсерваторії, щоб не спостерігати електромагнітні випромінювання від джерела, а щоб виявити проходження цих збурень, що проходять через нашу планету. LIGO - це спроба виміряти ці хвилі, і при встановленні загальної вартості 365 мільйонів доларів існує величезний тиск на об'єкт, щоб виявити першу гравітаційну хвилю та її джерело (докладнішу інформацію про LIGO див. "Прослуховування" гравітаційних хвиль для відстеження чорних дірок). На жаль, після кількох років науки жодної не знайдено. Це тому, що там немає гравітаційних хвиль? Або LIGO просто недостатньо чутливий?
На перше запитання вчені LIGO швидко відповідають: потрібно більше часу для збору більш тривалого періоду даних (перед тим, як виявити гравітаційні хвилі, потрібно більше "часу опромінення"). Існують також сильні теоретичні причини, чому повинні існувати гравітаційні хвилі. Друге питання - це те, що вчені з США та Австралії сподіваються на покращення; можливо LIGO потребує підвищення чутливості.
Щоб зробити гравітаційні детектори хвиль більш чутливими, керівник цього нового дослідження та фізик MIT Нергіс Мавальвала зосередив увагу на дуже малому, щоб допомогти виявити дуже великих. Щоб зрозуміти, чого сподіваються дослідники, потрібен дуже короткий крах курсу квантової «нечіткості».
Детектори, такі як LIGO, залежать від високоточної лазерної технології для вимірювання збурень у просторі та часі. Коли гравітаційні хвилі подорожують по Всесвіту, вони викликають невеликі зміни відстані між двома положеннями у просторі (простір цією хвилею ефективно «викривляється»). Хоча LIGO має здатність виявляти збурення менше ніж на тисячну частину ширини протона, було б чудово, якби придбали ще більшу чутливість. Хоча лазерам властиві точні та дуже чутливі, лазерні фотони все ще керуються квантовою динамікою. Коли лазерні фотони взаємодіють з інтерферометром, існує ступінь квантової нечіткості, що означає, що фотон не є різкою шпилькою, а трохи розмитий квантовим шумом. Прагнучи зменшити цей шум, Мавальвала та її команда змогли «вичавити» лазерні фотони.
Лазерні фотони мають дві величини: фазу та амплітуду. Фаза описує положення фотонів у часі, а амплітуда описує кількість фотонів у лазерному промені. У цьому квантовому світі, якщо амплітуда лазера зменшена (видаляючи частину шуму); квантова невизначеність у лазерній фазі зросте (додасть деякий шум). Саме на цій компромісі базується нова техніка віджимання. Важливим є точність вимірювання амплітуди, а не фази при спробі виявити гравітаційну хвилю за допомогою лазерів.
Можна сподіватися, що ця нова методика може бути застосована до багатомільйонного обладнання LIGO, можливо, підвищивши чутливість LIGO на 44%.
“Важливість цієї роботи полягає в тому, що вона змусила нас протистояти і вирішувати деякі практичні виклики стисненого стану ін'єкції - і їх багато. Зараз ми набагато вигідніші для того, щоб здійснити стискання в кілометрових детекторах і зловити цю невловиму гравітаційну хвилю. " - Нергіс Мавальвала.
Джерело: Physorg.com
