Uluslararası bir fizikçi ekibi, yerçekimi dalgası dedektörlerinin performansını artırmak için kullanılabilecek küçük bir interferometre tabanlı hareket sensörü yarattı. Santimetre boyutundaki cihaz, düşük frekanslarda test kütlelerinin yer değiştirmesini pikometre altı hassasiyetle ölçebiliyor. Araştırmacılar, teknik yeniliklerinin yerçekimsel dalga tespitinde yeni fırsatlara yol açabileceğine ve bu sayede gökbilimcilerin şimdiye kadar gürültü nedeniyle belirsiz kalan olayları gözlemlemelerine olanak sağlayacağına inanıyor. Ayrıca sismoloji ve metroloji gibi diğer alanlarda da kullanılabilir.
LIGO ve Virgo gözlemevleri, bir yerçekimsel dalga Dünya'dan geçtiğinde olağanüstü derecede küçük yer değiştirmelere maruz kalan büyük aynaların konumlarını izleyerek yerçekimsel dalgaları tespit eden kilometre boyutunda girişimölçerlerdir. Şimdiye kadar, büyük ölçüde yıldız kütleli kara delik çiftlerinin birleşmesinden kaynaklanan düzinelerce kütleçekim dalgası sinyali yakaladılar. Bu ilk başarıya dayanarak, gökbilimciler artık Güneş'in kütlesinin yüzlerce, hatta binlerce katı olan çok daha büyük orta kütleli kara deliklerin birleşmesiyle oluşturulan düşük frekanslı yerçekimsel dalgaları tespit etmeyi umuyorlar.
Maalesef sismik ve diğer gürültüler şu anda LIGO ve Virgo'nun bu düşük frekanslı sinyalleri ölçmek için gereken hassasiyete ulaşmasını engelliyor. Bu gürültünün etkisi, gözlemevinin aynalarında ve diğer bileşenlerinde yarattığı hareketlerin izlenmesi ve sönümlenmesiyle bir dereceye kadar kontrol altına alınabilmektedir.
Ticari bileşenler
Şimdi, Jiri Smetana Birmingham Üniversitesi'nden ve meslektaşları, bu gürültü bastırma sistemleri için uygun olduğunu söyledikleri bir yer değiştirme detektörü oluşturmak için ticari olarak temin edilebilen optik bileşenleri kullandılar.
Sensör, tek bir lazerle çalıştırılan iki Michelson interferometresinden oluşur. Her interferometre bir algılama kafası ve bir aynadan oluşur. Algılama kafalarından biri, lazerin frekansını sabitleyen ve böylece sistemin performansını artıran bir geri bildirim döngüsünün parçasıdır.
Kuantum sıkıştırma, LIGO ve Virgo yerçekimsel dalga dedektörlerinin performansını artırıyor
Ekip, aynaların ölçülen interferometre saçaklarından yer değiştirmesini hesaplamak için derin frekans modülasyonu adı verilen bir teknik kullandı. Bu teknik, geniş bir frekans aralığındaki küçük hareketlerin tespit edilmesine olanak tanır. Aslında sistem, 0.3 Hz frekansta 1 pm/√Hz hassasiyete sahipti ve şu anda LIGO'da kullanılan tek tip sensörden 300 kat daha iyi.
Sensörün boyutu yalnızca birkaç santimetredir, bu da onu mevcut yerçekimsel dalga dedektörlerinin gelecekteki yükseltmeleri için uygun bir aday haline getiriyor; bu yükseltmeler, mevcut altyapılarına en az etkiyle uygulanabilecek yükseltmeler.
Bu iyileştirmelerin uygulanmasıyla araştırmacılar, gökbilimcilerin ilk kez orta kütleli kara delikler arasındaki birleşmeleri tespit edebileceklerini öne sürüyorlar. Düşük frekanslı sinyalleri ölçebilme yeteneğine sahip olmak, çoklu mesajcı astronomisi için de yararlı olabilir ve sinyallerin birleşme olaylarından daha önce tespit edilmesine olanak tanır. Sensör aynı zamanda burulma terazileri ve sismometreler gibi küçük yer değiştirmeleri tespit eden diğer cihazlarda da kullanılabilir.
Araştırma şu şekilde açıklanmaktadır: Uygulanan Fiziksel İnceleme.
