Sök efter gravitationsvågor som kommer att återupptas efter covid-19-bakslag

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Jungfruns gravitationsvågdetektor i Italien — Säkerhetskopiering: Jungfruns gravitationsvågsdetektor i Italien (med tillstånd: The Virgo-samarbete/CCO 1.0)

LIGO-Virgo-KAGRA-samarbetet har meddelat det sökandet efter gravitationsvågor kommer att återupptas i maj. Nästa observationskörning – projektets fjärde – var tänkt att starta förra året men sköts upp på grund av en rad tekniska förseningar till följd av covid-19-pandemin. Körningen kommer att vara den längsta hittills, pågående i 18 månader.

Gravitationsvågsdetektorer är L-formade interferometrar med flera kilometer långa armar. Laserstrålar skickas ner för varje arm och studsar sedan mot speglar, så kallade testmassor. Strålarna återkombineras sedan i mitten av interferometern och producerar ett interferensmönster som upphävs när de är perfekt inriktade. Instrumenten är alltså känsliga för små förändringar i längd som orsakas av eventuella passerande gravitationsvågor.

LIGO har varit en stor framgång, upptäcka sin första gravitationsvåg 2016 från en binär fusion med svarta hål. Sedan dess har ytterligare 92 upptäckter gjorts under tre observationskörningar. Observationskörning 3 var tänkt att pågå i 12 månader till slutet av april 2020 men avslutades den 27 mars 2020 när pandemin började.

LIGO- och Jungfrudetektorerna genomgick sedan en serie känslighetsförbättringar, som inkluderade sätt att undertrycka "kvantbrus" i detektorn. "[Detta] begränsar känsligheten hos gravitationsvågsdetektorerna både vid låg frekvens, i form av strålningstrycksbrus, och vid hög frekvens, i form av fotonräkningsbrus," säger Alessandro Bertolini från Nikhef-institutet i Amsterdam, som arbetar med detektorutveckling.

Uppgraderingarna förväntas fördubbla detektorernas känslighet för sammanslagning av neutronstjärnors. Medan gravitationsvågor detekterades nästan varje vecka i den tidigare observationskörningen, bör sådana händelser nu plockas upp varje dag.

Tre är en folkmassa

Förutom Jungfrun och LIGO kommer Japans KAGRA-detektor också att gå med i den kommande körningen. KAGRA, som ligger under ett berg i centrala Japan, började användas 2019 och gick med i den tidigare körningen i februari 2020 innan den avbröts på grund av pandemin.

Medan KAGRA för närvarande är sämre än Jungfrun och LIGO på att detektera gravitationsvågor, kommer dess känslighet också snart att förbättras tack vare detektoruppgraderingar. KAGRA kommer att fungera i en månad under den kommande körningen innan den stängs av för förbättringar. Förhoppningen är att KAGRA kommer att gå med i observationer igen under minst tre månader nästa år.

Rainer Weiss: 50 år av LIGO och gravitationsvågor

"Vi hoppas kunna realisera vår första upptäckt i slutet av den kommande körningen," KAGRA talesman Jun'ichi Yokoyama från University of Tokyo berättade Fysikvärlden. "Hur mycket vårt deltagande kommer att bidra till vetenskapen som erhålls av hela nätverket beror helt på den känslighet vi kommer att uppnå i slutet av körningen, vilket är svårt att svara på i nuläget."

Efter den fjärde körningen förväntas LIGO- och Virgo-detektorerna genomgå ytterligare uppgraderingar, särskilt av beläggningarna som används på speglarna. "De nya beläggningarna är för närvarande fortfarande i en utvecklingsfas", säger Bertolini. "[Den kommande] körningen kommer att tillåta den vetenskapliga produktionen att öka medan beläggningsdesignen är klar och de nya testmassorna förbereds för följande körning." Den nya beläggningen förväntas vara klar för den femte observationskörningen, som börjar 2026.