Lumina infraroșie rezolvă problema straturilor reflectante în detectoarele de unde gravitaționale
Cercetătorii au dezvoltat și testat o nouă metodă de blocare („locking”) pentru detectoarele de unde gravitaționale, menită să faciliteze descoperirea coliziunilor îndepărtate dintre găuri negre și stele neutronice. Studiul, publicat în Physical Review D, a fost realizat de cercetători de la nodurile ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) de la University of Western Australia, Australian National University și University of Adelaide.
Autorul principal, dr. Jian Liu, de la Școala de Fizică, Matematică și Informatică a UWA, a explicat că detectoare precum LIGO identifică undele din spațiu-timp produse de coliziunile găurilor negre prin măsurarea unor variații de distanță de o mie de ori mai mici decât lățimea unui proton. Pentru aceasta, oglinzile detectorului, de 40 de kilograme fiecare, aflate la patru kilometri distanță, trebuie blocate în poziții exacte cu ajutorul luminii laser.
Înainte ca detectorul să poată „asculta” universul, oglinzile trebuie aduse ușor în repaus și fixate printr-un sistem numit stabilizarea lungimii brațului, sau sistemul de blocare. Următoarea actualizare a LIGO va folosi o tehnologie nouă de straturi reflectante cristaline pentru a îmbunătăți sensibilitatea, însă aceste straturi absorb lumina laser verde pe care se bazează sistemul actual de blocare.
Pentru a depăși acest obstacol, cercetătorii au dezvoltat și testat o schemă nouă de blocare care utilizează lumină infraroșie la 1596 nanometri, o culoare pe care noile straturi nu o absorb. Cristale speciale au fost folosite pentru a converti frecvența luminii, transformând lumina infraroșie de blocare (1596 nm) și lumina laser principală a detectorului (1064 nm) în lumină verde, ceea ce a permis transferul controlului de la laserul de blocare la cel principal în mod fluid.
„Am demonstrat un transfer stabil de la laserul de blocare la laserul principal care a durat aproximativ 60 de secunde, mult mai rapid decât sistemul actual, și l-am repetat cu succes timp de mai multe zile”, a declarat Liu. „Pe baza acestor rezultate, estimăm că eroarea de măsurare între lasere este incredibil de mică — aproximativ o zecime din lățimea unui atom, chiar și atunci când se măsoară de-a lungul unui braț laser LIGO de patru kilometri.”
Rezultatele arată că există o metodă practică de blocare pentru detectoarele de unde gravitaționale care folosesc noile straturi reflectante cristaline cu zgomot redus.
