Пошук гравітаційних хвиль планується відновити після невдач щодо COVID-19

Перевидано Платоном

читають: 0

Детектор гравітаційних хвиль Virgo в Італії — 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 відновляться пошуки гравітаційних хвиль у травні. Наступний спостережний запуск – четвертий для проекту – мав розпочатися минулого року, але був відкладений через серію інженерних затримок через пандемію COVID-19. Пробіг буде найдовшим на сьогоднішній день, діятиме 18 місяців.

Детектори гравітаційних хвиль — інтерферометри L-подібної форми з плечами завдовжки кілька кілометрів. Лазерні промені направляються вниз по кожній руці, а потім відбиваються від дзеркал, які називаються тестовими масами. Потім промені рекомбінуються в центрі інтерферометра, утворюючи інтерференційну картину, яка гаситься при ідеальному вирівнюванні. Таким чином, інструменти чутливі до дрібних змін довжини, викликаних будь-якими гравітаційними хвилями, що проходять.

LIGO має величезний успіх, помітивши свою першу гравітаційну хвилю у 2016 році від подвійного злиття чорної діри. З того часу було зроблено ще 92 виявлення протягом трьох спостережень. Спостереження 3 мало тривати 12 місяців до кінця квітня 2020 року, але завершилося 27 березня 2020 року, коли почалася пандемія.

Потім детектори LIGO та Virgo зазнали ряду покращень чутливості, які включали способи придушення «квантового шуму» в детекторі. «[Це] обмежує чутливість детекторів гравітаційних хвиль як на низькій частоті, у вигляді шуму тиску випромінювання, так і на високій частоті, у формі шуму підрахунку фотонів», — каже. Алессандро Бертоліні з інституту Nikhef в Амстердамі, який працює над розробкою детекторів.

Очікується, що оновлення подвоїть чутливість детекторів злиття нейтронних зірокs. Whereas gravitational waves were detected almost every week in the previous observational run, such events should now be picked up every day.

Троє - натовп

Окрім Virgo та LIGO, японський детектор KAGRA також приєднається до майбутньої серії. КАГРА, який розташований під горою в центральній Японії, почав працювати в 2019 році та приєднався до попереднього циклу в лютому 2020 року, перш ніж його було припинено через пандемію.

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.

Фізик, лауреат Нобелівської премії Райнер Вайс

Райнер Вайс: 50 років LIGO та гравітаційних хвиль

“We hope to realise our first detection by the end of the coming run,” KAGRA spokesperson Дзюньічі Йокояма з Токійського університету розповів Світ фізики. «Наскільки наша участь зробить внесок у науку, отриману всією мережею, у вирішальній мірі залежить від чутливості, яку ми досягнемо до кінця серії, на яку зараз важко відповісти».

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.