צוות בינלאומי של פיזיקאים יצר חיישן תנועה קטן מבוסס אינטרפרומטר שיכול לשמש כדי להגביר את הביצועים של גלאי גלי כבידה. המכשיר בגודל סנטימטר יכול למדוד את תזוזה של מסות בדיקה בדיוק תת פיקומטר בתדרים נמוכים. החוקרים מאמינים שהחידושים הטכניים שלהם יכולים להוביל להזדמנויות חדשות בזיהוי גלי כבידה - מה שיאפשר לאסטרונומים לצפות באירועים שעד כה נותרו מעורפלים ברעש. זה יכול לשמש גם בתחומים אחרים כולל סייסמולוגיה ומטרולוגיה.
מצפה הכוכבים LIGO ו- Virgo הם אינטרפרומטרים בגודל קילומטרים המזהים גלי כבידה על ידי ניטור מיקומם של מראות גדולות, שעוברות תזוזות זעירות במיוחד כאשר גל כבידה עובר דרך כדור הארץ. עד כה, הם קלטו עשרות אותות של גלי כבידה - שמקורם בעיקר במיזוג של זוגות של חורים שחורים בעלי מסה כוכבית. בהתבסס על הצלחה ראשונית זו, אסטרונומים מקווים כעת לזהות את גלי הכבידה בתדר נמוך יותר שנוצרו ממיזוג של חורים שחורים בעלי מסה בינונית גדולים בהרבה, שהם פי מאות, או אפילו אלפי, מסה של השמש.
לרוע המזל, רעש סיסמי ואחר מונע כיום מ-LIGO ומבתולה להגיע לרגישות הנדרשת כדי למדוד אותות בתדר נמוך אלו. ניתן לשלוט בהשפעת הרעש הזה במידה מסוימת על ידי ניטור ושיכוך התנועות שהוא גורם במראות ובמרכיבים אחרים של המצפים.
רכיבים מסחריים
עכשיו, ג'ירי סמטנה באוניברסיטת ברמינגהם ועמיתיו השתמשו ברכיבים אופטיים זמינים מסחרית כדי ליצור גלאי תזוזה שלדבריהם מתאים למערכות דיכוי רעש אלו.
החיישן מורכב משני מדי אינטרפרומטרים של מיכלסון המונעים על ידי לייזר יחיד. כל אינטרפרומטר כולל ראש חישה ומראה. אחד מראשי החישה הוא חלק מלולאת משוב המייצבת את תדר הלייזר, ובכך מגבירה את ביצועי המערכת.
סחיטה קוונטית מגבירה את הביצועים של גלאי גלי כבידה של LIGO ו- Virgo
הצוות השתמש בטכניקה הנקראת אפנון תדר עמוק כדי לחשב את תזוזה של המראות משולי האינטרפרומטר הנמדדים. טכניקה זו מאפשרת לזהות תנועות זעירות על פני מגוון רחב של תדרים. ואכן, למערכת הייתה רגישות של 0.3 pm/√Hz בתדר של 1 הרץ והיא טובה פי 300 מסוג חיישן אחד שנמצא כיום בשימוש ב-LIGO.
גודל החיישן הוא כמה סנטימטרים בלבד, מה שהופך אותו למועמד מתאים לשדרוגים עתידיים של גלאי גלי כבידה קיימים - שדרוגים שניתן ליישם במינימום השפעה על התשתית הקיימת שלהם.
עם השיפורים הללו, החוקרים מציעים שאסטרונומים עשויים להיות מסוגלים לזהות מיזוגים בין חורים שחורים בעלי מסה בינונית בפעם הראשונה. היכולת למדוד אותות בתדרים נמוכים יותר תהיה שימושית גם עבור אסטרונומיה מרובת שליחים, ומאפשרת לזהות אותות עוד יותר לפני אירועי מיזוג. החיישן יכול למצוא שימוש גם במכשירים אחרים המזהים תזוזות זעירות - כמו מאזני פיתול ומדדי סייסמו.
המחקר מתואר ב סקירה גופנית מיושמת.
