Søg efter gravitationsbølger, der er indstillet til at genoptage efter tilbageslag i COVID-19

Søg efter gravitationsbølger, der er indstillet til at genoptage efter tilbageslag i COVID-19

Tidsstempel: 27. januar 2023 kl. 6

Jomfruens gravitationsbølgedetektor i Italien
Back up and running: the Virgo gravitational-wave detector in Italy (courtesy: The Virgo collaboration/CCO 1.0)

The LIGO-Virgo-KAGRA collaboration has announced that søgen efter gravitationsbølger genoptages i maj. Det næste observationsforløb – projektets fjerde – skulle starte sidste år, men blev udskudt på grund af en række tekniske forsinkelser som følge af COVID-19-pandemien. Løbet vil være det længste til dato og kører i 18 måneder.

Gravitationsbølgedetektorer er L-formede interferometre med flere kilometer lange arme. Laserstråler sendes ned ad hver arm og hopper derefter af spejle, kaldet testmasser. Strålerne bliver derefter rekombineret i midten af ​​interferometeret, hvilket producerer et interferensmønster, der udligner, når de er perfekt justeret. Instrumenterne er således følsomme over for små ændringer i længden forårsaget af eventuelle passerende gravitationsbølger.

LIGO har været en stor succes, opdager sin første gravitationsbølge i 2016 fra en binær sort hul-fusion. Siden da er der foretaget yderligere 92 påvisninger over tre observationskørsler. Observationskørsel 3 skulle vare 12 måneder indtil udgangen af ​​april 2020, men sluttede den 27. marts 2020, da pandemien startede.

LIGO- og Jomfru-detektorerne gennemgik derefter en række følsomhedsforbedringer, som omfattede måder at undertrykke "kvantestøj" i detektoren. "[Dette] begrænser følsomheden af ​​gravitationsbølgedetektorerne både ved lav frekvens, i form af strålingstrykstøj og ved høj frekvens, i form af fotontællingsstøj," siger Alessandro Bertolini fra Nikhef-instituttet i Amsterdam, der arbejder med detektorudvikling.

Opgraderingerne forventes at fordoble detektorernes følsomhed overfor neutronstjernefusions. Whereas gravitational waves were detected almost every week in the previous observational run, such events should now be picked up every day.

Tre er en skare

Ud over Jomfruen og LIGO vil Japans KAGRA-detektor også deltage i det kommende løb. KAGRA, som ligger under et bjerg i det centrale Japan, blev operationelt i 2019 og sluttede sig til den forrige kørsel i februar 2020, før den blev afbrudt på grund af pandemien.

While KAGRA’s is currently poorer than Virgo and LIGO at detecting gravitational waves, its sensitivity will also soon improve thanks to detector upgrades. KAGRA will operate for one month in the upcoming run before being shutdown for improvements. It is hoped that KAGRA will re-join observations for at least three months next year.

“We hope to realise our first detection by the end of the coming run,” KAGRA spokesperson Jun'ichi Yokoyama fra University of Tokyo fortalte Fysik verden. "Hvor meget vores deltagelse vil bidrage til videnskaben opnået af hele netværket afhænger i høj grad af den følsomhed, vi vil opnå ved slutningen af ​​løbet, hvilket er svært at svare på på nuværende tidspunkt."

After the fourth run, the LIGO and Virgo detectors are expected to undergo further upgrades, particularly to the coatings used on the mirrors. “The new coatings are currently still in a development phase,” says Bertolini. “[The upcoming] run will allow the scientific output to be increased while the coating design is finalised, and the new test masses are prepared for the following run.” The new coating is expected to be ready for the fifth observational run, which begins in 2026.

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden