Rahvusvaheline füüsikute meeskond on loonud väikese interferomeetril põhineva liikumisanduri, mida saaks kasutada gravitatsioonilainete detektorite jõudluse suurendamiseks. Sentimeetrine seade suudab mõõta katsemasside nihkumist subpikomeetri täpsusega madalatel sagedustel. Teadlased usuvad, et nende tehnilised uuendused võivad tuua kaasa uusi võimalusi gravitatsioonilainete tuvastamisel, võimaldades astronoomidel jälgida sündmusi, mis on seni jäänud müra varju. Seda saab kasutada ka muudes valdkondades, sealhulgas seismoloogias ja metroloogias.
LIGO ja Virgo observatooriumid on kilomeetri suurused interferomeetrid, mis tuvastavad gravitatsioonilaineid, jälgides suurte peeglite asukohti, mis gravitatsioonilaine Maa läbimisel läbivad erakordselt pisikesi nihkeid. Seni on nad vastu võtnud kümneid gravitatsioonilainete signaale, mis pärinevad suures osas tähemassiliste mustade aukude paaride ühinemisest. Selle esialgse edu põhjal loodavad astronoomid nüüd tuvastada madalama sagedusega gravitatsioonilaineid, mis tekivad palju suuremate keskmise massiga mustade aukude ühinemisel, mis on sadu või isegi tuhandeid kordi Päikese massist suuremad.
Kahjuks ei võimalda seismiline ja muu müra praegu LIGO-l ja Virgo-l saavutada nende madalsageduslike signaalide mõõtmiseks vajalikku tundlikkust. Selle müra mõju saab teatud määral kontrollida, jälgides ja summutades selle tekitatud liikumisi peeglites ja muudes vaatluskeskuste komponentides.
Kaubanduslikud komponendid
Nüüd, Jiri Smetana Birminghami ülikoolis ja kolleegid on kasutanud kaubanduslikult saadavaid optilisi komponente, et luua nihkedetektor, mis nende sõnul sobib nende mürasummutussüsteemide jaoks.
Andur koosneb kahest Michelsoni interferomeetrist, mida juhib üks laser. Iga interferomeeter koosneb anduripeast ja peeglist. Üks anduripeadest on osa tagasisideahelast, mis stabiliseerib laseri sagedust, suurendades seeläbi süsteemi jõudlust.
Kvantpigistamine suurendab LIGO ja Virgo gravitatsioonilainete detektorite jõudlust
Meeskond kasutas peeglite nihke arvutamiseks mõõdetud interferomeetri äärealadelt tehnikat, mida nimetatakse sügavsagedusmodulatsiooniks. See tehnika võimaldab tuvastada väikeseid liikumisi laias sagedusvahemikus. Tõepoolest, süsteemi tundlikkus oli 0.3 pm/√Hz sagedusel 1 Hz ja see on 300 korda parem kui üht tüüpi andur, mida praegu LIGO-s kasutatakse.
Andur on vaid mõne sentimeetri suurune, mis muudab selle sobivaks kandidaadiks olemasolevate gravitatsioonilainete detektorite tulevasteks uuendusteks – uuendusteks, mida saaks rakendada minimaalse mõjuga nende olemasolevale infrastruktuurile.
Nende täiustuste olemasolul näitavad teadlased, et astronoomid võivad esimest korda tuvastada keskmise massiga mustade aukude ühinemisi. Madalama sagedusega signaalide mõõtmise võimalus oleks kasulik ka mitme sõnumiga astronoomia jaoks, võimaldades signaale tuvastada enne ühinemissündmusi. Andur võib leida kasutust ka muudes instrumentides, mis tuvastavad väikseid nihkeid – nagu torsioonkaalud ja seismomeetrid.
Uuringut kirjeldatakse artiklis Rakendatud füüsiline ülevaade.
