Hľadá sa, aby sa odhalil prvý dôkaz gravitačných vĺn, ktoré sa pohybujú okolo vesmíru. Keby gravitačná vlna prešla objemom priestorového času okolo Zeme, teoreticky laserový lúč zistí malú zmenu, keď prechádzajúca vlna mierne zmení vzdialenosť medzi zrkadlami. Je potrebné poznamenať, že táto malá zmena bude malá; v skutočnosti tak malý, že LIGO bolo navrhnuté tak, aby detegovalo kolísanie vzdialenosti menšie ako tisícina šírky protón, Je to pôsobivé, ale mohlo by to byť lepšie. Vedci si teraz myslia, že našli spôsob, ako zvýšiť citlivosť LIGO; použite zvláštne kvantové vlastnosti fotónu na „stlačenie“ laserového lúča, aby bolo možné dosiahnuť zvýšenie citlivosti ...
LIGO navrhli spolupracovníci z MIT a Caltech na vyhľadávanie observačných dôkazov o teoretických gravitačných vlnách. Predpokladá sa, že gravitačné vlny sa šíria po celom vesmíre, keďže masívne objekty narušujú časopriestor. Napríklad, ak sa dve čierne diery zrazia a zlúčia (alebo zrazia a odstrelia od seba), Einsteinova teória všeobecnej relativity predpovedá, že zvlnenie bude zaslané v celom priestore časopriestoru. Aby sa dokázalo, že existujú gravitačné vlny, je potrebné vybudovať úplne iný typ observatória, a to tak, aby sa nepozorovali elektromagnetické emisie zo zdroja, ale aby sa zistil priechod týchto porúch prechádzajúcich našou planétou. LIGO je pokus o meranie týchto vĺn as nákladmi na nastavenie gargantuanov vo výške 365 miliónov dolárov existuje veľké úsilie, aby zariadenie objavilo prvú gravitačnú vlnu a jej zdroj (ďalšie informácie o LIGO nájdete na stránke „Počúvanie“ gravitačných vĺn pri sledovaní čiernych dier). Bohužiaľ, po niekoľkých rokoch vedy neboli nájdené žiadne. Je to preto, že tam nie sú gravitačné vlny? Alebo LIGO jednoducho nie je dostatočne citlivý?
Vedci LIGO na prvú otázku rýchlo odpovedajú: na zhromaždenie dlhšieho obdobia údajov je potrebných viac času (predtým, ako sa zistia gravitačné vlny, musí byť viac „času vystavenia“). Existujú aj silné teoretické dôvody, prečo by gravitačné vlny mali existovať. Druhá otázka je niečo, čo vedci z USA a Austrálie dúfajú v zlepšenie; možno LIGO potrebuje zvýšenie citlivosti.
Aby sa detektory gravitačných vĺn stali citlivejšími, vodca Nergis Mavalvala z tohto nového výskumu a fyzik MIT sa sústredil na veľmi malých, aby pomohol odhaliť veľmi veľké. Aby sme pochopili, čo výskumníci očakávajú, je potrebný veľmi krátky kurz v kvantovej „múdrosti“.
Detektory, ako je LIGO, závisia od vysoko presnej laserovej technológie na meranie porúch v časopriestore. Keď gravitačné vlny prechádzajú vesmírom, spôsobujú malé zmeny vo vzdialenosti medzi dvoma pozíciami vo vesmíre (týmito vlnami sa skutočne „deformuje“ priestor). Aj keď LIGO má schopnosť odhaliť poruchu menšiu ako tisícina šírky protónu, bolo by skvelé, keby sa získala ešte väčšia citlivosť. Hoci sú lasery vo svojej podstate presné a veľmi citlivé, laserové fotóny sa stále riadia kvantovou dynamikou. Keď laserové fotóny interagujú s interferometrom, existuje určitý stupeň kvantovej rozpačitosti, čo znamená, že fotón nie je ostrý bod, ale je mierne rozmazaný kvantovým šumom. V snahe znížiť tento hluk boli Mavalvala a jej tím schopní „vytlačiť“ laserové fotóny.
Laserové fotóny majú dve veličiny: fázu a amplitúdu. Fáza popisuje polohu fotónov v čase a amplitúda popisuje počet fotónov v laserovom lúči. V tomto kvantovom svete, ak je amplitúda lasera znížená (odstránenie časti šumu); kvantové nepresnosti v laserovej fáze sa zvýšia (pridaním určitého šumu). Je to kompromis, na ktorom je táto nová technika stláčania založená. Dôležitá je presnosť merania amplitúdy, nie fázy, keď sa snaží laserom zistiť gravitačnú vlnu.
Dúfame, že táto nová technika sa dá použiť na viac miliónový dolárový nástroj LIGO, ktorý pravdepodobne zvýši jeho citlivosť o 44%.
“Význam tejto práce je, že nás prinútil konfrontovať a vyriešiť niektoré z praktických výziev stlačenej štátnej injekcie - a je ich veľa. Teraz máme oveľa lepšiu pozíciu na vykonávanie stláčania detektorov v kilometroch a na zachytenie tejto nepolapiteľnej gravitačnej vlny. " - Nergis Mavalvala.
Zdroj: Physorg.com
