Физики добились наилучшей фиксации гравитационных волн

© Фото : H.Grote/Max Planck Institute for Gravitational PhysicsПрибор для получения сжатого света детектора гравитационных волн GEO600

Физики добились наилучшей фиксации гравитационных волн

Прибор для получения сжатого света детектора гравитационных волн GEO600

Ученые, работающие в проекте GEO600, сообщили о создании прибора, способного подавлять квантовые шумовые эффекты лучше, чем любой другой детектор гравитационных волн. По мнению авторов, это может стать важным вкладом в разработку детекторов третьего поколения. Описание разработки опубликовано в журнале Physical Review Letters.

GEO600 — детектор гравитационных волн, расположенный в Германии. Его лазерный интерферометр один из самых чувствительных в мире, но работающие на установке исследователи сталкиваются с проблемой слишком сильных квантовых шумов, которые не позволяют надежно регистрировать гравитационные волны.

Гравитационные волны вызывают крошечные изменения длины в километровых детекторах международной сети, в которую входят детекторы GEO600, KAGRA, LIGO и Virgo. Инструменты этих детекторов, использующие лазерный свет для обнаружения этих эффектов, настолько чувствительны, что ограничены только пределом квантовой механики, проявляющимся в виде квантового шума, который невозможно полностью устранить и который перекрывается с сигналами гравитационных волн. Но можно изменить свойства этого шума, используя процесс, называемый сжатием, так, чтобы он не сильно мешал измерениям.

Немецкие ученые из Института гравитационной физики Макса Планка и Института гравитационной физики Университета Лейбница в Ганновере вместе с британскими партнерами из Кардиффского университета и Университета Глазго, работающие в проекте GEO600, снизили квантово-механический шум почти в два раза и достигли самого сильного сжатия, которое когда-либо наблюдалось в детекторе гравитационных волн — 6 децибел.

«Мы сосредоточились на оптимизации и описании источника сжатого света и его интерфейса с детектором. По сравнению с детектором без сжатия наблюдаемый объем Вселенной теперь увеличился в восемь раз на высоких частотах. Это может помочь улучшить наше понимание нейтронных звезд», — приводятся в пресс-релизе Института гравитационной физики Макса Планка слова первого автора статьи доктора Джеймса Лоха (James Lough).

Авторы достигли нового рекорда с помощью недавно разработанных и изготовленных на заказ оптических компонентов, а также путем оптимизации оптической настройки источника сжатого света и того, как его выходной сигнал поступает в детектор.

«Немецко-британские члены команды GEO600 являются первопроходцами в области сжатого света. Мы регулярно используем сжатый свет с 2010 года и были единственными, кто делал это до апреля 2019 года», — объясняет еще один автор исследования Кристоф Аффельдт (Christoph Affeldt), менеджер по эксплуатации GEO600.

Хотя сжатие потенциально может значительно увеличить чувствительность GEO600, но из-за того, что сжатый свет очень хрупкий, даже самые незначительные потери на пути к детектору могут ухудшить его. Поэтому сейчас исследователи намерены сосредоточить свои усилия на достижении более высокой плотности света и интеграции нового прибора-«сжимателя» в сам детектор. По мнению авторов, это может еще повысить чувствительность.

«Мы уверены, что на GEO600 мы сможем достичь уровня сжатия 10 децибел, необходимого для будущих детекторов гравитационных волн», — говорит руководитель исследования профессор Карстен Данцманн (Karsten Danzmann), директор Института гравитационной физики при университете Лейбница в Ганновере.

В настоящее время в мире разрабатываются два детектора гравитационных волн третьего поколения: европейский телескоп Эйнштейна и американский Cosmic Explorer.

Источник: ria.ru

Добавить комментарий

*

пятнадцать + семь =