ทีมนักฟิสิกส์นานาชาติได้สร้างเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวขนาดเล็กที่ใช้อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ ซึ่งสามารถใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง อุปกรณ์ขนาดเซนติเมตรสามารถวัดการกระจัดของมวลทดสอบที่ความแม่นยำต่ำกว่าพิโคเมตรที่ความถี่ต่ำ นักวิจัยเชื่อว่านวัตกรรมทางเทคนิคของพวกเขาอาจนำไปสู่โอกาสใหม่ในการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถสังเกตเหตุการณ์ที่ยังคงถูกบดบังด้วยเสียงรบกวนได้ นอกจากนี้ยังสามารถนำมาใช้ในสาขาอื่นๆ เช่น แผ่นดินไหววิทยาและมาตรวิทยา
หอดูดาว LIGO และ Virgo เป็นอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ขนาดกิโลเมตรที่ตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงโดยการตรวจสอบตำแหน่งของกระจกบานใหญ่ ซึ่งผ่านการกระจัดเพียงเล็กน้อยเป็นพิเศษเมื่อคลื่นความโน้มถ่วงเคลื่อนผ่านโลก จนถึงตอนนี้ พวกเขารับสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงได้หลายสิบสัญญาณ ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการรวมตัวของหลุมดำมวลดาวฤกษ์คู่หนึ่ง จากความสำเร็จในช่วงแรกนี้ นักดาราศาสตร์หวังว่าจะตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงความถี่ต่ำที่เกิดจากการรวมตัวกันของหลุมดำมวลกลางที่มีขนาดใหญ่กว่ามาก ซึ่งมีมวลหลายร้อยหรือหลายพันเท่าของมวลดวงอาทิตย์
น่าเสียดายที่แผ่นดินไหวและเสียงรบกวนอื่นๆ ในปัจจุบันขัดขวางไม่ให้ LIGO และ Virgo เข้าถึงความไวที่จำเป็นในการวัดสัญญาณความถี่ต่ำเหล่านี้ ผลกระทบของสัญญาณรบกวนนี้สามารถควบคุมได้ในระดับหนึ่งโดยการติดตามและลดการเคลื่อนไหวที่เกิดขึ้นในกระจกและส่วนประกอบอื่นๆ ของหอสังเกตการณ์
ส่วนประกอบเชิงพาณิชย์
ตอนนี้ จิริ สเมทาน่า ที่มหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮมและเพื่อนร่วมงานได้ใช้ส่วนประกอบทางแสงที่มีจำหน่ายในท้องตลาดเพื่อสร้างเครื่องตรวจจับการเคลื่อนที่ที่พวกเขากล่าวว่าเหมาะสำหรับระบบลดเสียงรบกวนเหล่านี้
เซ็นเซอร์ประกอบด้วยอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ของ Michelson สองตัวที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์ตัวเดียว อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์แต่ละตัวประกอบด้วยหัวเซนเซอร์และกระจก หัวเซนเซอร์ตัวหนึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรป้อนกลับที่ทำให้ความถี่ของเลเซอร์คงที่ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของระบบ
การบีบควอนตัมช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องตรวจจับคลื่นโน้มถ่วง LIGO และ Virgo
ทีมงานใช้เทคนิคที่เรียกว่าการปรับความถี่ลึกเพื่อคำนวณการกระจัดของกระจกจากขอบอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ที่วัดได้ เทคนิคนี้ทำให้สามารถตรวจจับการเคลื่อนไหวเล็กๆ ในช่วงความถี่ที่หลากหลายได้ อันที่จริง ระบบมีความไว 0.3 pm/√Hz ที่ความถี่ 1 Hz และดีกว่าเซ็นเซอร์ประเภทหนึ่งที่ใช้ใน LIGO ถึง 300 เท่า
เซ็นเซอร์มีขนาดเพียงไม่กี่เซนติเมตร ซึ่งทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการอัพเกรดเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงที่มีอยู่ในอนาคต ซึ่งเป็นการอัพเกรดที่สามารถนำมาใช้โดยมีผลกระทบน้อยที่สุดต่อโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่
ด้วยการปรับปรุงเหล่านี้ นักวิจัยแนะนำว่านักดาราศาสตร์อาจสามารถตรวจจับการรวมตัวกันระหว่างหลุมดำมวลกลางได้เป็นครั้งแรก การมีความสามารถในการวัดสัญญาณความถี่ต่ำยังจะเป็นประโยชน์สำหรับดาราศาสตร์ที่มีผู้ส่งสารหลายรายด้วย ทำให้สามารถตรวจจับสัญญาณเพิ่มเติมล่วงหน้าก่อนเหตุการณ์การควบรวมกิจการได้ เซ็นเซอร์ยังสามารถนำไปใช้ในเครื่องมืออื่นๆ ที่ตรวจจับการกระจัดเล็กๆ เช่น ความสมดุลของแรงบิดและเครื่องวัดแผ่นดินไหว
งานวิจัยได้อธิบายไว้ใน ใช้การตรวจสอบทางกายภาพ.
