Potraga je otkrila prve dokaze gravitacijskih valova koji putuju oko kosmosa. Ako gravitacijski val prođe kroz volumen prostora-vremena koji okružuje Zemlju, u teoriji laserski zrak će detektirati malu promjenu dok prolazni val malo mijenja udaljenost između zrcala. Vrijedi napomenuti da će ta mala promjena biti mala; toliko mala da je LIGO dizajniran za otkrivanje kolebanja udaljenosti manjih od jedne tisuće širine proton, To je impresivno, ali moglo bi biti i bolje. Sada znanstvenici misle da su pronašli način za povećanje osjetljivosti LIGO-a; koristite čudna kvantna svojstva fotona da "stisnu" lasersku zraku kako bi se postiglo povećanje osjetljivosti ...
LIGO osmislili su suradnici iz MIT-a i Caltech-a kako bi pretražili opažajne dokaze teorijskih gravitacijskih valova. Smatra se da gravitacijski valovi šire svemir kako masivni objekti remete prostor-vrijeme. Na primjer, ako se dvije crne rupe sudaraju i spajaju (ili se sudaraju i odgrizu jedna od druge), Einsteinova teorija opće relativnosti predviđa da će pukotina biti poslana kroz tkaninu prostor-vremena. Da bi se dokazalo da gravitacijski valovi postoje, trebalo bi sagraditi potpuno drugačiju opservatoriju, ne promatrati elektromagnetske emisije iz izvora, već detektirati prolazak tih poremećaja koji putuju našim planetom. LIGO je pokušaj mjerenja tih valova, a s gargantuanskim namještanjem od 365 milijuna dolara, postoji ogroman pritisak na objekt da otkrije prvi gravitacijski val i njegov izvor (za više informacija o LIGO, pogledajte "Slušanje" gravitacijskih valova radi praćenja crnih rupa). Jao, nakon nekoliko godina nauke, nijedna nije pronađena. Je li to zato što vani nema gravitacijskih gravitacija? Ili LIGO jednostavno nije dovoljno osjetljiv?
Znanstvenici LIGO-a brzo odgovaraju na prvo pitanje: potrebno je više vremena za prikupljanje dužeg razdoblja (potrebno je više „vremena izloženosti“ prije nego što se otkriju gravitacijski valovi). Postoje također snažni teorijski razlozi zbog kojih bi trebali postojati gravitacijski valovi. Drugo je pitanje nešto što se znanstvenici iz SAD-a i Australije nadaju poboljšanju; možda LIGO treba pojačati osjetljivost.
Da bi gravitacijski detektori valova postali osjetljiviji, vođa ovog novog istraživanja i fizičar MIT-a Nergis Mavalvala usredotočio se na vrlo male kako bi pomogao u otkrivanju vrlo velikih. Da bismo razumjeli ono čemu se istraživači nadaju, potreban je vrlo kratak kurs kvantne „nejasnoće“.
Detektori poput LIGO ovise o visoko preciznoj laserskoj tehnologiji za mjerenje uznemirenosti u prostoru i vremenu. Dok gravitacijski valovi putuju Svemirom, oni uzrokuju sitne promjene u udaljenosti između dva položaja u prostoru (prostor ih efektno "izvijaju" pomoću tih valova. Iako LIGO ima mogućnost otkrivanja uznemirenosti manjih od tisuće širine protona, bilo bi sjajno ako se stekne još veća osjetljivost. Iako su laseri inherentno točni i vrlo osjetljivi, laserskim fotonima još uvijek upravlja kvantna dinamika. Dok laserski fotoni stupaju u interakciju s interferometrom, postoji stupanj kvantne nejasnosti što znači da foton nije oštra točka, ali je nejasno zamagljen kvantnim šumom. U nastojanju da smanje ovu buku, Mavalvala i njezin tim uspjeli su "stisnuti" laserske fotone.
Laserski fotoni posjeduju dvije količine: fazu i amplitudu. Faza opisuje položaj fotona u vremenu, a amplituda opisuje broj fotona u laserskom snopu. U ovom je kvantnom svijetu ako se amplituda lasera smanji (uklanja dio buke); kvantne nesigurnosti u laserskoj fazi povećat će se (dodajući malo buke). Upravo na ovom kompromisu temelji se ova nova tehnika istiskivanja. Ono što je važno je točnost u mjerenju amplitude, a ne faza kod pokušaja detekcije gravitacijskog vala s laserima.
Nada se da se ova nova tehnika može primijeniti na višemilijunski objekt LIGO, što će možda povećati osjetljivost LIGO-a za 44%.
“Značaj ovog djela je u tome što nas je prisilio da se suočimo i riješimo neke praktične izazove stisnute državne injekcije - a ima ih mnogo. Sad smo u mnogo boljoj poziciji da provedemo stiskanje u detektorima kilometraže i uhvatimo taj neuhvatljivi gravitacijski val„. - Nergis Mavalvala.
Izvor: Physorg.com
