Poszukiwanie fal grawitacyjnych zostanie wznowione po niepowodzeniach COVID-19

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Detektor fal grawitacyjnych Virgo we Włoszech — Kopia zapasowa i działanie: detektor fal grawitacyjnych Virgo we Włoszech (dzięki uprzejmości: współpraca The Virgo/CCO 1.0)

Ogłosiła to współpraca LIGO-Virgo-KAGRA poszukiwania fal grawitacyjnych zostaną wznowione w maju. Kolejny cykl obserwacyjny – czwarty w ramach projektu – miał rozpocząć się w zeszłym roku, ale został przełożony z powodu szeregu opóźnień inżynieryjnych wynikających z pandemii COVID-19. Trasa będzie najdłuższa jak dotąd i potrwa 18 miesięcy.

Detektory fal grawitacyjnych to interferometry w kształcie litery L z ramionami o długości kilku kilometrów. Wiązki laserowe są wysyłane w dół każdego ramienia, a następnie odbijają się od luster, zwanych masami testowymi. Wiązki są następnie ponownie łączone w środku interferometru, tworząc wzór interferencji, który znosi się po idealnym wyrównaniu. Instrumenty są zatem wrażliwe na drobne zmiany długości spowodowane przez przechodzące fale grawitacyjne.

LIGO odniosło ogromny sukces, zaobserwować swoją pierwszą falę grawitacyjną w 2016 roku z podwójnej fuzji czarnych dziur. Od tego czasu dokonano kolejnych 92 detekcji w ciągu trzech serii obserwacyjnych. Bieg obserwacyjny 3 miał trwać 12 miesięcy do końca kwietnia 2020 r., ale zakończył się 27 marca 2020 r., kiedy rozpoczęła się pandemia.

Detektory LIGO i Virgo przeszły następnie szereg ulepszeń czułości, które obejmowały sposoby tłumienia „szumów kwantowych” w detektorze. „[To] ogranicza czułość detektorów fal grawitacyjnych zarówno przy niskiej częstotliwości, w postaci szumu ciśnienia promieniowania, jak i przy wysokiej częstotliwości, w postaci szumu zliczania fotonów”, mówi Aleksandra Bertoliniego z instytutu Nikhef w Amsterdamie, który pracuje nad rozwojem detektora.

Oczekuje się, że modernizacje podwoją czułość detektorów połączenie gwiazd neutronowychS. Podczas gdy w poprzednich obserwacjach fale grawitacyjne były wykrywane prawie co tydzień, teraz takie zdarzenia powinny być wykrywane codziennie.

Trzech to tłum

Oprócz Virgo i LIGO, do nadchodzącego biegu dołączy także japoński detektor KAGRA. KAGRA, który znajduje się pod górą w środkowej Japonii, rozpoczął działalność w 2019 r. i dołączył do poprzedniego biegu w lutym 2020 r., zanim został przerwany z powodu pandemii.

Podczas gdy KAGRA jest obecnie uboższa niż Virgo i LIGO w wykrywaniu fal grawitacyjnych, jej czułość również wkrótce ulegnie poprawie dzięki ulepszeniom detektora. KAGRA będzie działać przez miesiąc w nadchodzącym okresie, po czym zostanie zamknięta z powodu ulepszeń. Mamy nadzieję, że KAGRA ponownie dołączy do obserwacji na co najmniej trzy miesiące w przyszłym roku.

laureat nagrody Nobla, fizyk Rainer Weiss

Rainer Weiss: 50 lat LIGO i fal grawitacyjnych

„Mamy nadzieję, że uda nam się zrealizować nasze pierwsze wykrycie przed końcem nadchodzącego biegu” — powiedział rzecznik KAGRA Jun'ichi Yokoyama powiedział z Uniwersytetu Tokijskiego Świat Fizyki. „To, ile nasz udział wniesie do nauki uzyskanej przez całą sieć, zależy w decydującym stopniu od wrażliwości, jaką osiągniemy do końca biegu, na co w tym momencie trudno odpowiedzieć”.

Oczekuje się, że po czwartym przebiegu detektory LIGO i Virgo zostaną poddane dalszym ulepszeniom, w szczególności powłok zastosowanych na lustrach. „Nowe powłoki są obecnie w fazie rozwoju”, mówi Bertolini. „[Zbliżająca się] seria pozwoli na zwiększenie wyników naukowych, podczas gdy projekt powłoki zostanie sfinalizowany, a nowe masy testowe zostaną przygotowane do następnej serii”. Oczekuje się, że nowa powłoka będzie gotowa do piątego cyklu obserwacyjnego, który rozpocznie się w 2026 roku.