Search For Gravitational Waves Set To Resume Following COVID-19 Setbacks

Ponovno objavil Platon

Spremljevalci: 0

Detektor gravitacijskih valov Virgo v Italiji — Back up and running: the Virgo gravitational-wave detector in Italy (courtesy: The Virgo collaboration/CCO 1.0)

The LIGO-Virgo-KAGRA collaboration has announced that iskanje gravitacijskih valov se bo nadaljevalo maja. Naslednja opazovalna serija – četrta za projekt – naj bi se začela lani, vendar je bila preložena zaradi vrste inženirskih zamud zaradi pandemije COVID-19. Trajanje bo najdaljše doslej, saj bo delovalo 18 mesecev.

Detektorji gravitacijskih valov so interferometri v obliki črke L z več kilometrov dolgimi kraki. Laserski žarki se pošljejo navzdol po vsaki roki in se nato odbijejo od ogledal, imenovanih testne mase. Žarki se nato ponovno združijo v središču interferometra in ustvarijo interferenčni vzorec, ki se izniči, ko so popolnoma poravnani. Instrumenti so tako občutljivi na majhne spremembe dolžine, ki jih povzročijo mimoidoči gravitacijski valovi.

LIGO je bil velik uspeh, opazil svoj prvi gravitacijski val leta 2016 iz binarne združitve črne luknje. Od takrat je bilo v treh opazovalnih serijah izvedenih še 92 zaznav. Opazovalna serija 3 naj bi trajala 12 mesecev do konca aprila 2020, vendar se je končala 27. marca 2020, ko se je začela pandemija.

Detektorja LIGO in Virgo sta bila nato podvržena vrsti izboljšav občutljivosti, ki so vključevale načine za zatiranje "kvantnega šuma" v detektorju. "[To] omejuje občutljivost detektorjev gravitacijskih valov tako pri nizki frekvenci, v obliki hrupa tlaka sevanja, kot pri visoki frekvenci, v obliki hrupa štetja fotonov," pravi. Alessandro Bertolini z inštituta Nikhef v Amsterdamu, ki se ukvarja z razvojem detektorjev.

Z nadgradnjami naj bi se podvojila občutljivost detektorjev na združitev nevtronskih zvezds. Whereas gravitational waves were detected almost every week in the previous observational run, such events should now be picked up every day.

Trije so gneča

Poleg Virgo in LIGO se bo prihajajoči vožnji pridružil tudi japonski detektor KAGRA. KAGRA, ki se nahaja pod goro v osrednji Japonski, je začel delovati leta 2019 in se pridružil prejšnjemu izvajanju februarja 2020, preden je bil prekinjen zaradi pandemije.

While KAGRA’s is currently poorer than Virgo and LIGO at detecting gravitational waves, its sensitivity will also soon improve thanks to detector upgrades. KAGRA will operate for one month in the upcoming run before being shutdown for improvements. It is hoped that KAGRA will re-join observations for at least three months next year.

Nobelov nagrajenec za fiziko Rainer Weiss

Rainer Weiss: 50 let LIGO in gravitacijskih valov

“We hope to realise our first detection by the end of the coming run,” KAGRA spokesperson Jun'ichi Yokoyama povedal z Univerze v Tokiu Svet fizike. "Koliko bo naše sodelovanje prispevalo k znanosti, pridobljeni s celotno mrežo, je ključno odvisno od občutljivosti, ki jo bomo dosegli do konca vožnje, kar je na tej točki težko odgovoriti."

After the fourth run, the LIGO and Virgo detectors are expected to undergo further upgrades, particularly to the coatings used on the mirrors. “The new coatings are currently still in a development phase,” says Bertolini. “[The upcoming] run will allow the scientific output to be increased while the coating design is finalised, and the new test masses are prepared for the following run.” The new coating is expected to be ready for the fifth observational run, which begins in 2026.