یک تیم بین المللی از فیزیکدانان یک حسگر حرکتی مبتنی بر تداخل سنج کوچک ساخته اند که می تواند برای تقویت عملکرد آشکارسازهای امواج گرانشی استفاده شود. این دستگاه به اندازه سانتی متر می تواند جابجایی توده های آزمایشی را با دقت زیر پیکومتر در فرکانس های پایین اندازه گیری کند. محققان بر این باورند که نوآوری‌های فنی آنها می‌تواند به فرصت‌های جدیدی در تشخیص امواج گرانشی منجر شود - به اخترشناسان اجازه می‌دهد تا رویدادهایی را مشاهده کنند که تاکنون توسط نویز پنهان مانده‌اند. همچنین می تواند در زمینه های دیگر از جمله زلزله شناسی و مترولوژی نیز استفاده شود.
رصدخانه‌های LIGO و Virgo تداخل‌سنج‌هایی به اندازه کیلومتر هستند که امواج گرانشی را با نظارت بر موقعیت آینه‌های بزرگ تشخیص می‌دهند که در هنگام عبور موج گرانشی از زمین، جابجایی‌های بسیار کوچکی را متحمل می‌شوند. آنها تاکنون ده‌ها سیگنال از امواج گرانشی را دریافت کرده‌اند که عمدتاً از ادغام جفت‌های سیاهچاله‌هایی با جرم ستاره‌ای سرچشمه می‌گیرد. بر اساس این موفقیت اولیه، اخترشناسان اکنون امیدوارند امواج گرانشی با فرکانس پایین‌تر را که از ادغام سیاه‌چاله‌های با جرم متوسط بزرگتر، صدها یا حتی هزاران برابر جرم خورشید ایجاد می‌شوند، شناسایی کنند.
متأسفانه، لرزه‌ای و سایر نویزها در حال حاضر مانع از رسیدن LIGO و Virgo به حساسیت مورد نیاز برای اندازه‌گیری این سیگنال‌های فرکانس پایین می‌شوند. با نظارت و میرایی حرکاتی که در آینه ها و سایر اجزای رصدخانه ایجاد می کند، می توان تأثیر این نویز را تا حدودی کنترل کرد.
اجزای تجاری
اکنون، جیری سمتانا در دانشگاه بیرمنگام و همکارانش از اجزای نوری موجود تجاری برای ایجاد یک آشکارساز جابجایی استفاده کرده اند که به گفته آنها برای این سیستم های سرکوب کننده نویز مناسب است.
این حسگر شامل دو تداخل سنج Michelson است که توسط یک لیزر هدایت می شوند. هر تداخل سنج شامل یک سر حسگر و یک آینه است. یکی از سرهای حسگر بخشی از یک حلقه بازخورد است که فرکانس لیزر را تثبیت می کند و در نتیجه عملکرد سیستم را افزایش می دهد.
فشردن کوانتومی عملکرد آشکارسازهای امواج گرانشی LIGO و Virgo را افزایش می دهد
این تیم از تکنیکی به نام مدولاسیون فرکانس عمیق برای محاسبه جابجایی آینه ها از حاشیه های اندازه گیری تداخل سنج استفاده کردند. این تکنیک اجازه می دهد تا حرکات کوچک در طیف وسیعی از فرکانس ها شناسایی شوند. در واقع، این سیستم دارای حساسیت 0.3 pm/√Hz در فرکانس 1 هرتز بود و 300 برابر بهتر از یک نوع حسگر است که در حال حاضر در LIGO استفاده می شود.
اندازه این حسگر تنها چند سانتی متر است که آن را به یک کاندید مناسب برای ارتقای آشکارسازهای امواج گرانشی موجود تبدیل می کند - ارتقاهایی که می توانند با کمترین تأثیر بر زیرساخت های موجود اجرا شوند.
با انجام این پیشرفت‌ها، محققان پیشنهاد می‌کنند که اخترشناسان ممکن است بتوانند برای اولین بار ادغام بین سیاه‌چاله‌های با جرم متوسط را تشخیص دهند. داشتن توانایی اندازه‌گیری سیگنال‌های فرکانس پایین‌تر نیز برای نجوم چند پیام‌رسان مفید است و به سیگنال‌ها اجازه می‌دهد تا قبل از رویدادهای ادغام بیشتر شناسایی شوند. این حسگر همچنین می‌تواند در ابزارهای دیگری که جابجایی‌های کوچک را تشخیص می‌دهند - مانند تعادل‌های پیچشی و لرزه‌سنج‌ها استفاده شود.
تحقیق در شرح داده شده است بررسی فیزیکی اعمال شد.
