物理学者の国際チームは、重力波検出器の性能を高めるために使用できる干渉計ベースの小さなモーション センサーを作成しました。 センチメートルサイズのデバイスは、低周波数でサブピコメートルの精度でテスト質量の変位を測定できます。 研究者たちは、彼らの技術革新が重力波検出の新たな機会につながる可能性があると信じています。これにより、天文学者はこれまでノイズによって覆い隠されてきたイベントを観測できるようになります。 また、地震学や計測学などの他の分野でも使用できます。
LIGO 天文台と乙女座天文台は、重力波が地球を通過するときに非常に小さな変位を受ける大きな鏡の位置を監視することによって重力波を検出する、キロメートル サイズの干渉計です。 これまでのところ、彼らは重力波の数十の信号を拾い上げており、主に恒星質量ブラックホールのペアの合体に由来しています。 この最初の成功に基づいて、天文学者は現在、太陽の質量の数百倍、さらには数千倍のはるかに大きな中間質量ブラック ホールの合体によって生成される低周波重力波を検出することを望んでいます。
残念ながら、現在、地震やその他のノイズにより、LIGO と Virgo はこれらの低周波信号の測定に必要な感度に達していません。 このノイズの影響は、観測所のミラーやその他のコンポーネントで発生する動きを監視して減衰させることで、ある程度制御できます。
商用コンポーネント
今、 イリ・スメタナ バーミンガム大学と同僚は、市販の光学部品を使用して、これらのノイズ抑制システムに適していると彼らが言う変位検出器を作成しました。
このセンサーは、XNUMX つのレーザーで駆動される XNUMX つのマイケルソン干渉計で構成されています。 各干渉計は、検出ヘッドとミラーを備えています。 検出ヘッドの XNUMX つは、レーザーの周波数を安定させるフィードバック ループの一部であるため、システムのパフォーマンスが向上します。
量子スクイーズが LIGO および Virgo 重力波検出器の性能を向上
チームは、ディープ周波数変調と呼ばれる手法を使用して、測定された干渉計のフリンジからミラーの変位を計算しました。 この技術により、広範囲の周波数にわたって小さな動きを検出できます。 実際、システムの感度は 0.3 Hz の周波数で 1 pm/√Hz で、現在 LIGO で使用されている 300 種類のセンサーよりも XNUMX 倍優れています。
センサーのサイズはわずか数センチメートルであるため、既存の重力波検出器の将来のアップグレード、つまり既存のインフラストラクチャへの影響を最小限に抑えて実装できるアップグレードに適しています。
これらの改善により、研究者は、天文学者が初めて中間質量ブラック ホール間の合体を検出できる可能性があることを示唆しています。 低周波信号を測定する能力を持つことは、マルチメッセンジャー天文学にも役立ち、合体イベントのさらに前に信号を検出できるようになります。 このセンサーは、ねじり天秤や地震計など、小さな変位を検出する他の機器でも使用できる可能性があります。
研究はで説明されています 物理的レビューを適用.
