Search For Gravitational Waves Set To Resume Following COVID-19 Setbacks

Újra kiadta Platón

Követő: 0

A Virgo gravitációs hullám detektor Olaszországban — 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 a gravitációs hullámok keresése folytatódik májusban. A következő megfigyelési futamnak – a projekt negyediknek – tavaly kellett volna elkezdődnie, de a COVID-19 világjárvány miatti mérnöki késések miatt elhalasztották. A futam az eddigi leghosszabb lesz, 18 hónapig fog tartani.

A gravitációs hullámdetektorok L-alakú interferométerek, több kilométer hosszú karokkal. Lézernyalábokat küldenek le mindkét karra, majd visszaverődnek a tükrökről, amelyeket teszttömegeknek neveznek. A nyalábokat ezután újra kombinálják az interferométer közepén, és olyan interferenciamintázatot hoznak létre, amely tökéletesen igazodik. A műszerek így érzékenyek az elhaladó gravitációs hullámok okozta apró hosszváltozásokra.

A LIGO óriási sikert aratott, észlelte első gravitációs hullámát 2016-ban egy bináris fekete lyuk egyesülésből. Azóta további 92 észlelést végeztek három megfigyelési futtatás során. A 3. megfigyelési futásnak 12 hónapig kellett volna tartania 2020 áprilisának végéig, de 27. március 2020-én ért véget, amikor a világjárvány elkezdődött.

A LIGO és Virgo detektorok ezután egy sor érzékenységi fejlesztésen mentek keresztül, amelyek magukban foglalták a „kvantumzaj” elnyomásának módjait is. "[Ez] korlátozza a gravitációs hullám detektorok érzékenységét mind alacsony frekvencián, sugárzási nyomás zaj formájában, mind magas frekvencián, fotonszámlálási zaj formájában" - mondja Alessandro Bertolini az amszterdami Nikhef intézetből, aki detektorfejlesztéssel foglalkozik.

A fejlesztések várhatóan megduplázzák az érzékelők érzékenységét neutroncsillag egyesüléss. Whereas gravitational waves were detected almost every week in the previous observational run, such events should now be picked up every day.

Három egy tömeg

A Virgo és a LIGO mellett a japán KAGRA detektor is csatlakozik a közelgő futáshoz. KAGRA, amely egy hegy alatt található Japán középső részén2019-ben kezdte meg működését, és 2020 februárjában csatlakozott az előző futáshoz, mielőtt a világjárvány miatt leállt.

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.

Rainer Weiss: A LIGO és a gravitációs hullámok 50 éve

“We hope to realise our first detection by the end of the coming run,” KAGRA spokesperson Jun'ichi Yokoyama a Tokiói Egyetemről mesélte Fizika Világa. „Az, hogy részvételünk mennyire járul hozzá a teljes hálózat által megszerzett tudományhoz, döntően attól függ, hogy milyen érzékenységet érünk el a futás végére, amire jelenleg nehéz válaszolni.”

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.