Iskanje je zaznati prve dokaze gravitacijskih valov, ki potujejo po vesolju. Če bi gravitacijski val prešel skozi prostornino-čas, ki obdaja Zemljo, v teoriji laserski žarek bo zaznal majhno spremembo, saj minljiv val nekoliko spremeni razdaljo med ogledali. Omeniti velja, da bo ta majhna sprememba majhna; tako majhen v resnici, da je LIGO zasnovan tako, da zazna nihanje razdalje, ki je manjše od ene tisočine širine protoni. To je impresivno, lahko pa bi bilo tudi bolje. Zdaj znanstveniki menijo, da so našli način za povečanje občutljivosti LIGO; s čudnimi kvantnimi lastnostmi fotona "stisnite" laserski žarek, da bi dosegli povečanje občutljivosti ...
LIGO so zasnovali sodelavci MIT in Caltech za iskanje opazovalnih dokazov teoretičnih gravitacijskih valov. Menijo, da se gravitacijski valovi širijo po vesolju, saj masivni predmeti motijo prostor-čas. Na primer, če sta dve črni luknji trčili in se združili (ali trčili in razstrelili drug od drugega), Einsteinova teorija splošne relativnosti napoveduje, da se bo valovanje poslalo po celotni tkanini prostora-časa. Da bi dokazali, da gravitacijski valovi obstajajo, je treba zgraditi povsem drugačen tip opazovalnice, ne da bi opazovali elektromagnetne emisije iz vira, ampak zaznali prehod teh motenj, ki potujejo skozi naš planet. LIGO je poskus merjenja teh valov in z gargantuanovo postavitvijo v višini 365 milijonov dolarjev je ogromen pritisk na objekt, da odkrije prvi gravitacijski val in njegov vir (več informacij o LIGO poglejte v "Poslušanje" Gravitacijskih valov za iskanje črnih lukenj). Žal, po večletni znanosti niso našli nobene. Je to zato, ker tam ni gravitacijskih valov? Ali pa LIGO preprosto ni dovolj občutljiv?
Znanstveniki LIGO hitro odgovorijo na prvo vprašanje: za zbiranje daljših časovnih potreb je potrebnih več časa (pred odkritjem gravitacijskih valov mora biti več časa izpostavljenosti). Obstajajo tudi močni teoretični razlogi, da bi morali obstajati gravitacijski valovi. Drugo vprašanje je nekaj, kar si znanstveniki iz ZDA in Avstralije upajo izboljšati; morda LIGO potrebuje večjo občutljivost.
Da bi bili gravitacijski detektorji valov bolj občutljivi, se je vodja te nove raziskave in fizik MIT Nergis Mavalvala osredotočil na zelo majhne, da bi pomagal zaznati zelo velike. Da bi razumeli, kaj si raziskovalci upajo doseči, je potreben zelo kratek neuspešni tečaj kvantne »meglenosti«.
Detektorji, kot je LIGO, so odvisni od visoko natančne laserske tehnologije za merjenje motenj v vesolju in času. Ko gravitacijski valovi potujejo skozi vesolje, povzročajo drobne spremembe razdalje med dvema pozicijama v vesolju (vesolje učinkovito valijo iz teh valov). Čeprav ima LIGO sposobnost zaznavanja motenj, manjših od tisočaka širine protona, bi bilo super, če bi pridobili še večjo občutljivost. Čeprav so laserji sami po sebi natančni in zelo občutljivi, laserske fotone še vedno upravlja kvantna dinamika. Medtem ko laserski fotoni medsebojno delujejo z interferometrom, obstaja stopnja kvantne meglenosti, kar pomeni, da foton ni ostra pin-točka, ampak ga rahlo zamegli kvantni hrup. Da bi zmanjšali ta hrup, je Mavalvala in njena ekipa uspela "stisniti" laserske fotone.
Laserski fotoni imajo dve količini: fazo in amplitudo. Faza opisuje položaj fotonov v času, amplituda pa opisuje število fotonov v laserskem žarku. V tem kvantnem svetu, če se zmanjša amplituda laserja (odstrani del hrupa); kvantne negotovosti v laserski fazi se bodo povečale (dodali nekaj hrupa). Ta nova tehnika stiskanja temelji na tem, da temelji. Pomembna je natančnost pri merjenju amplitude in ne faze pri poskusu zaznavanja gravitacijskega vala z laserji.
Upamo, da je mogoče to novo tehniko uporabiti za večmilijonski objekt LIGO, kar bo morda povečalo občutljivost LIGO za 44%.
“Pomen tega dela je v tem, da nas je prisililo, da se soočimo in rešimo nekatere praktične izzive stisnjenega stanja injekcije - in teh je veliko. Zdaj smo veliko boljši za izvedbo stiskanja v kilometrskih detektorjih in ujamemo ta nedosegljivi gravitacijski val. " - Nergis Mavalvala.
Vir: Physorg.com
