Поиск гравитационных волн возобновится после неудач из-за COVID-19

Переиздано Платоном

Читают: 0

Детектор гравитационных волн Virgo в Италии — Резервное копирование и работа: детектор гравитационных волн Virgo в Италии (любезно предоставлено: Коллаборация Virgo/CCO 1.0)

Коллаборация LIGO-Virgo-KAGRA объявила, что поиск гравитационных волн возобновится в мае. Следующий наблюдательный запуск — четвертый в рамках проекта — должен был начаться в прошлом году, но был отложен из-за ряда технических задержек, вызванных пандемией COVID-19. Эта серия будет самой продолжительной на сегодняшний день и продлится 18 месяцев.

Детекторы гравитационных волн представляют собой L-образные интерферометры с плечами длиной в несколько километров. Лазерные лучи направляются вниз по каждому плечу, а затем отражаются от зеркал, называемых тестовыми массами. Затем лучи рекомбинируются в центре интерферометра, создавая интерференционную картину, которая исчезает при идеальном выравнивании. Таким образом, инструменты чувствительны к мельчайшим изменениям длины, вызванным любыми проходящими гравитационными волнами.

LIGO имела огромный успех, обнаружение его первой гравитационной волны в 2016 году в результате слияния бинарных черных дыр. С тех пор было сделано еще 92 обнаружения за три цикла наблюдений. Предполагалось, что наблюдательный цикл 3 продлится 12 месяцев до конца апреля 2020 года, но закончился 27 марта 2020 года, когда началась пандемия.

Затем детекторы LIGO и Virgo претерпели ряд улучшений чувствительности, включая способы подавления «квантового шума» в детекторе. «[Это] ограничивает чувствительность детекторов гравитационных волн как на низкой частоте в виде шума радиационного давления, так и на высокой частоте в виде шума подсчета фотонов», — говорится в сообщении. Алессандро Бертолини из института Nikhef в Амстердаме, который занимается разработкой детекторов.

Ожидается, что модернизация удвоит чувствительность детекторов к слияние нейтронных звездс. В то время как в предыдущем цикле наблюдений гравитационные волны обнаруживались почти каждую неделю, теперь такие события следует фиксировать каждый день.

Трое - это толпа

Помимо Virgo и LIGO к предстоящему запуску присоединится японский детектор KAGRA. КАГРА, который расположен под горой в центральной Японии, начал работать в 2019 году и присоединился к предыдущему пробегу в феврале 2020 года, прежде чем он был прерван из-за пандемии.

Хотя KAGRA в настоящее время хуже, чем Virgo и LIGO, обнаруживает гравитационные волны, его чувствительность также скоро улучшится благодаря модернизации детектора. В ближайшее время KAGRA будет работать в течение одного месяца, а затем будет остановлена для проведения доработок. Есть надежда, что KAGRA вновь присоединится к наблюдениям как минимум на три месяца в следующем году.

Нобелевский лауреат по физике Райнер Вайс

Райнер Вайс: 50 лет LIGO и гравитационных волн

«Мы надеемся реализовать наше первое обнаружение к концу предстоящего запуска», — представитель KAGRA. Дзюнъити Ёкояма рассказали из Токийского университета. Мир физики. «Насколько наше участие внесет вклад в науку, полученную всей сетью, в решающей степени зависит от чувствительности, которую мы достигнем к концу запуска, на которую сейчас трудно ответить».

Ожидается, что после четвертого запуска детекторы LIGO и Virgo пройдут дальнейшую модернизацию, в частности, покрытия, используемые на зеркалах. «Новые покрытия в настоящее время все еще находятся на стадии разработки», — говорит Бертолини. «[Предстоящий] запуск позволит увеличить научные результаты, пока будет завершена разработка дизайна покрытия и подготовлены новые испытательные массы для следующего запуска». Ожидается, что новое покрытие будет готово к пятому наблюдательному запуску, который начнется в 2026 году.