WASHINGTON — Detectoarele de unde gravitaționale devin cuantice.
O renovare planificată a Observatorului de unde gravitaționale cu interferometru laser avansat, LIGO, se bazează pe tehnici cuantice de perfecționare, au anunțat oamenii de știință LIGO pe 14 februarie. Această actualizare de 35 de milioane de dolari ar putea permite oamenilor de știință să prindă o undă gravitațională în fiecare zi, în medie. Numărul actual al LIGO de 11 unde gravitaționale ar putea fi depășit într-o singură săptămână, au declarat cercetătorii LIGO într-o conferință de presă la reuniunea anuală a Asociației Americane pentru Progresul Științei.
Titluri Știri științifice, în căsuța dvs. de e-mail
Titluri și rezumate ale celor mai recente articole Știri științifice, livrate în căsuța dvs. de e-mail în fiecare vineri.
multumim pentru inregistrare!
A apărut o problemă la înregistrarea dvs.
Începând din 2024, detectorul accelerat, cunoscut sub numele de Advanced LIGO Plus, va încerca să dispute o regulă cuantică, principiul incertitudinii Heisenberg, pentru a îmbunătăți capacitatea mașinii de a detecta ondulațiile în spațiu-timp. Principiul incertitudinii Heisenberg afirmă că este imposibil să se măsoare precis anumite proprietăți, cum ar fi poziția și impulsul unui obiect, în același timp.
În LIGO, acest lucru se traduce printr-un da și să ia în lumina monitorizată de oamenii de știință pentru a detecta undele gravitaționale. La fiecare dintre cele două detectoare ale observatorului, situate în Livingston, La. și Hanford, Washington, lumina laser sare înainte și înapoi în două brațe lungi de 4 kilometri dispuse în „L”. Pentru a determina dacă trece o undă gravitațională, oamenii de știință măsoară luminozitatea luminii acolo unde brațele se întâlnesc și fasciculele se recombină (SN: 3/5/16, str. 22).
Valurile se întâlnesc
În detectoarele LIGO (unul ilustrat) lumina de la un laser sare înainte și înapoi prin două brațe, călătorind ca un val. Acele unde luminoase se recombină și sunt înregistrate de un detector de lumină (dreapta jos). O nouă versiune a detectorului se va strădui să minimizeze fluctuațiile cuantice care afectează această lumină.
Datorită mecanicii cuantice, acea lumină fluctuează în două moduri: în faza sa, sincronizarea undei luminoase; iar în amplitudinea acesteia, care determină intensitatea luminii. Această variație încurcă măsurătorile LIGO, făcând mai dificilă identificarea semnalelor subtile ale unei unde gravitaționale. Deci, în următoarea rundă de operațiuni a LIGO, care va începe în aprilie, cercetătorii vor folosi pentru prima dată lumina cuantică „storsă”, în care fluctuațiile fazei luminii sunt scăzute. Ca rezultat, LIGO va capta mai bine undele de frecvențe mai înalte – ondulații care ar avea o înălțime mai mare dacă ar fi convertite în unde sonore.
De la astronomie la zoologie
Abonați-vă la Știri Științe pentru a vă satisface apetitul omnivor pentru cunoașterea universală.
„Este interesant, dar vine cu o penalizare”, a declarat fizicianul Michael Zucker de la Caltech și MIT LIGO Laboratory în conferința de presă. Fluctuațiile în puterea luminii sunt crescute, ceea ce face ca măsurarea undelor gravitaționale cu frecvență inferioară să fie mai dificilă. „Nu te scuză de principiul incertitudinii lui Heisenberg.”
Dar, în Advanced LIGO Plus, oamenii de știință vor folosi un sistem care va folosi cele mai bune din ambele lumi, strângând lumina într-un fel pentru ondulații cu frecvență mai mică și în altul pentru semnale cu frecvență mai mare, pentru a îmbunătăți performanța generală a mașinii. „Acesta este un alt pas în complexitate”, spune fizicianul Hartmut Grote de la Universitatea Cardiff din Țara Galilor. Grote a ajutat la dezvoltarea tehnicilor de stoarcere a luminii într-un detector mai mic de unde gravitaționale numit GEO 600, situat în apropiere de Hanovra, Germania.
Un alt detector din India, numit LIGO-India, se așteaptă, de asemenea, să se pornească aproximativ în același timp cu Advanced LIGO Plus și va folosi aceleași tehnici cuantice.