Søk etter gravitasjonsbølger som skal gjenopptas etter tilbakeslag i covid-19

Publisert av Platon

Følgere: 0

Sikkerhetskopier: Jomfruens gravitasjonsbølgedetektor i Italia (med tillatelse: The Virgo-samarbeid/CCO 1.0)

LIGO-Virgo-KAGRA-samarbeidet har annonsert det letingen etter gravitasjonsbølger vil fortsette i mai. Den neste observasjonskjøringen – prosjektets fjerde – var ment å starte i fjor, men ble utsatt på grunn av en rekke tekniske forsinkelser som følge av COVID-19-pandemien. Løpet vil være det lengste hittil, med drift i 18 måneder.

Gravitasjonsbølgedetektorer er L-formede interferometre med flere kilometer lange armer. Laserstråler sendes ned hver arm og spretter deretter av speil, kalt testmasser. Strålene blir deretter rekombinert i midten av interferometeret og produserer et interferensmønster som kansellerer når de er perfekt justert. Instrumentene er dermed følsomme for små endringer i lengde forårsaket av eventuelle passerende gravitasjonsbølger.

LIGO har vært en stor suksess, oppdager sin første gravitasjonsbølge i 2016 fra en binær svart-hull-fusjon. Siden den gang har ytterligere 92 deteksjoner blitt gjort over tre observasjonskjøringer. Observasjonskjøring 3 skulle vare i 12 måneder til slutten av april 2020, men ble avsluttet 27. mars 2020 da pandemien startet.

LIGO- og Jomfru-detektorene gjennomgikk deretter en rekke sensitivitetsforbedringer, som inkluderte måter å undertrykke "kvantestøy" i detektoren. "[Dette] begrenser følsomheten til gravitasjonsbølgedetektorene både ved lavfrekvent, i form av strålingstrykkstøy, og ved høyfrekvent, i form av fotontellingsstøy," sier Alessandro Bertolini fra Nikhef-instituttet i Amsterdam, som jobber med detektorutvikling.

Oppgraderingene forventes å doble følsomheten til detektorene nøytronstjernesammenslåings. Mens gravitasjonsbølger ble oppdaget nesten hver uke i det forrige observasjonsløpet, bør slike hendelser nå fanges opp hver dag.

Tre er en folkemengde

I tillegg til Jomfruen og LIGO, vil Japans KAGRA-detektor også bli med på det kommende løpet. KAGRA, som ligger under et fjell sentralt i Japan, ble operativ i 2019 og ble med i forrige kjøring i februar 2020 før den ble avbrutt på grunn av pandemien.

Mens KAGRAs for øyeblikket er dårligere enn Jomfruen og LIGO til å oppdage gravitasjonsbølger, vil følsomheten også snart forbedres takket være detektoroppgraderinger. KAGRA vil operere i én måned i den kommende kjøringen før den blir stengt for forbedringer. Håpet er at KAGRA vil gjenoppta observasjoner i minst tre måneder neste år.

Rainer Weiss: 50 år med LIGO og gravitasjonsbølger

"Vi håper å realisere vår første oppdagelse innen slutten av det kommende løpet," KAGRA-talsperson Jun'ichi Yokoyama fra University of Tokyo fortalte Fysikkens verden. "Hvor mye vår deltakelse vil bidra til vitenskapen oppnådd av hele nettverket avhenger avgjørende av følsomheten vi vil oppnå ved slutten av løpet, noe som er vanskelig å svare på på dette tidspunktet."

Etter den fjerde kjøringen forventes LIGO- og Virgo-detektorene å gjennomgå ytterligere oppgraderinger, spesielt til belegget som brukes på speilene. "De nye beleggene er for tiden fortsatt i en utviklingsfase," sier Bertolini. "[Den kommende] kjøringen vil tillate at den vitenskapelige produksjonen økes mens beleggdesignet er ferdigstilt, og de nye testmassene forberedes for følgende kjøring." Det nye belegget forventes å være klart for den femte observasjonskjøringen, som begynner i 2026.