Търсенето е за откриване на първите доказателства за гравитационни вълни, пътуващи из Космоса. Трябва ли гравитационна вълна да премине през обема на пространството и времето около Земята, на теория лазерният лъч ще открие малка промяна, тъй като преминаващата вълна леко променя разстоянието между огледалата. Заслужава да се отбележи, че тази лека промяна ще бъде малка; толкова малък всъщност, че LIGO е проектиран да открива колебание на разстоянието по-малко от една хилядна от ширината на a протон, Това е впечатляващо, но може и по-добре. Сега учените смятат, че са намерили начин да повишат чувствителността на LIGO; използвайте странните квантови свойства на фотона, за да „изцедите“ лазерния лъч, за да може да се постигне повишаване на чувствителността ...
LIGO е проектиран от сътрудници от MIT и Caltech за търсене на наблюдателни доказателства за теоретични гравитационни вълни. Смята се, че гравитационните вълни се разпространяват в цялата Вселена, тъй като масивните обекти нарушават пространството и времето. Например, ако две черни дупки се сблъскат и слеят (или се сблъскат и взривят една от друга), теорията на Айнщайн за обща относителност прогнозира, че пулсация ще бъде изпратена в цялата тъкан на пространството-време. За да се докаже, че гравитационните вълни съществуват, трябва да се изгради напълно различен вид обсерватория, не за да се наблюдават електромагнитните емисии от източника, а за да се открие преминаването на тези смущения, пътуващи през нашата планета. LIGO е опит за измерване на тези вълни и с обща стойност на 365 милиона долара има огромен натиск върху съоръжението да открие първата гравитационна вълна и нейния източник (за повече информация за LIGO вижте „Слушане“ за гравитационни вълни за проследяване на черни дупки). Уви, след няколко години наука не са открити нито една. Това ли е, защото там няма гравитационни вълни? Или LIGO просто не е достатъчно чувствителен?
На първия въпрос учените от LIGO бързо отговарят: необходимо е повече време за събиране на по-дълъг период от данни (трябва да има повече „време на експозиция“, преди да бъдат открити гравитационните вълни). Съществуват и силни теоретични причини, поради които трябва да съществуват гравитационни вълни. Вторият въпрос е нещо, което учените от САЩ и Австралия се надяват да подобрят; може би LIGO се нуждае от повишаване на чувствителността.
За да направи гравитационните детектори за вълни по-чувствителни, лидерът на Нергис Мавалвала на това ново изследване и физик на MIT, се е съсредоточил върху много малкото, за да помогне за откриването на много големите. За да се разбере какво се надяват изследователите, е необходим много кратък крах курс на квантовата „размитост“.
Детекторите като LIGO зависят от високо точната лазерна технология за измерване на смущения в пространството и времето. Докато гравитационните вълни пътуват през Вселената, те причиняват малки промени в разстоянието между две позиции в пространството (пространството ефективно се „изкривява” от тези вълни). Въпреки че LIGO има способността да открива смущения, по-малки от една хилядна от ширината на протона, би било чудесно, ако се придобие още по-голяма чувствителност. Въпреки че лазерите са по своята същност точни и много чувствителни, лазерните фотони все още се управляват от квантовата динамика. Тъй като лазерните фотони взаимодействат с интерферометъра, има степен на квантова неясност, което означава, че фотонът не е остра пин-точка, а е леко замъглена от квантовия шум. В опит да намалят този шум, Мавалвала и нейният екип успяха да „изтласкат“ лазерни фотони.
Лазерните фотони притежават две количества: фаза и амплитуда. Фаза описва положението на фотоните във времето, а амплитудата описва броя на фотоните в лазерния лъч. В този квантов свят, ако амплитудата на лазера е намалена (премахване на част от шума); квантовата несигурност в лазерната фаза ще се увеличи (добавя се малко шум). Именно тази компромисност се основава на тази нова техника на изцеждане. Важното е точността в измерването на амплитудата, а не фазата, когато се опитвате да откриете гравитационна вълна с лазери.
Надяваме се, че тази нова техника може да бъде приложена към многомилионното съоръжение LIGO, като е възможно да увеличи чувствителността на LIGO с 44%.
“Значението на тази работа е, че ни принуди да се сблъскаме и да разрешим някои от практическите предизвикателства на инжектирането на стиснато състояние - и има много. Вече сме в много по-добра позиция да реализираме притискане в километровите детектори и да уловим тази неуловима гравитационна вълна. " - Нергис Мавалвала.
Източник: Physorg.com
