Kansainvälinen fyysikkoryhmä on luonut pienen interferometripohjaisen liikeanturin, jota voitaisiin käyttää gravitaatioaaltoilmaisimien tehokkuuden parantamiseen. Sentin kokoisella laitteella voidaan mitata testimassojen siirtymää alipikometrin tarkkuudella matalilla taajuuksilla. Tutkijat uskovat, että heidän tekniset innovaationsa voivat johtaa uusiin mahdollisuuksiin gravitaatioaaltojen havaitsemisessa, jolloin tähtitieteilijät voivat tarkkailla tapahtumia, jotka ovat toistaiseksi jääneet melun peittämäksi. Sitä voitaisiin käyttää myös muilla aloilla, mukaan lukien seismologia ja metrologia.
LIGO- ja Virgo-observatoriot ovat kilometrien kokoisia interferometrejä, jotka havaitsevat gravitaatioaaltoja tarkkailemalla suurten peilien sijaintia, jotka siirtyvät poikkeuksellisen pieniksi gravitaatioaallon kulkiessa Maan läpi. Toistaiseksi he ovat poimineet kymmeniä gravitaatioaaltojen signaaleja - suurelta osin peräisin tähtimassaisten mustien aukkojen parien fuusioitumisesta. Tämän alkuperäisen menestyksen perusteella tähtitieteilijät toivovat nyt havaitsevansa matalataajuiset gravitaatioaallot, jotka syntyvät paljon suurempien keskimassaisten mustien aukkojen sulautumisesta, jotka ovat satoja tai jopa tuhansia kertoja Auringon massasta.
Valitettavasti seisminen ja muu melu estää tällä hetkellä LIGO:ta ja Virgoa saavuttamasta vaadittua herkkyyttä, joka tarvitaan näiden matalataajuisten signaalien mittaamiseen. Tämän melun vaikutusta voidaan ohjata jossain määrin tarkkailemalla ja vaimentamalla sen aiheuttamia liikkeitä observatorioiden peileissä ja muissa osissa.
Kaupalliset komponentit
Nyt, Jiri Smetana Birminghamin yliopistossa ja kollegat ovat käyttäneet kaupallisesti saatavilla olevia optisia komponentteja luodakseen siirtymäilmaisimen, jonka he sanovat sopivan näihin kohinanvaimennusjärjestelmiin.
Anturi koostuu kahdesta Michelson-interferometristä, joita ohjataan yhdellä laserilla. Jokainen interferometri sisältää anturipään ja peilin. Yksi anturipäistä on osa takaisinkytkentäsilmukkaa, joka stabiloi laserin taajuutta ja parantaa siten järjestelmän suorituskykyä.
Kvanttipuristus parantaa LIGO- ja Virgo-gravitaatioaaltoilmaisimien suorituskykyä
Ryhmä käytti syvätaajuusmodulaatioksi kutsuttua tekniikkaa laskeakseen peilien siirtymän mitatuista interferometrin reunoista. Tämän tekniikan avulla voidaan havaita pienet liikkeet laajalla taajuusalueella. Itse asiassa järjestelmän herkkyys oli 0.3 pm/√Hz taajuudella 1 Hz ja se on 300 kertaa parempi kuin yhden tyyppinen anturi, jota tällä hetkellä käytetään LIGOssa.
Sensori on vain muutaman senttimetrin kokoinen, mikä tekee siitä sopivan ehdokkaan tuleviin päivityksiin olemassa oleviin gravitaatioaaltoilmaisimiin – päivityksiin, jotka voitaisiin toteuttaa mahdollisimman pienellä vaikutuksella olemassa olevaan infrastruktuuriin.
Kun nämä parannukset ovat käytössä, tutkijat ehdottavat, että tähtitieteilijät voivat pystyä havaitsemaan keskimassaisten mustien aukkojen fuusiot ensimmäistä kertaa. Mahdollisuus mitata matalataajuisia signaaleja olisi hyödyllistä myös moniviestintäastronomialle, mikä mahdollistaisi signaalien havaitsemisen pidemmälle ennen sulautumistapahtumia. Anturia voitaisiin käyttää myös muissa laitteissa, jotka havaitsevat pieniä siirtymiä – kuten vääntötasapainoissa ja seismometreissä.
Tutkimusta kuvataan Fyysinen arvostelu sovellettu.
