Otsitakse, et avastada esimesed tõendid kosmoses ringi liikuvate gravitatsioonilainete kohta. Kui gravitatsioonilaine läbib Maa ümbritseva kosmose-aja ruumala, teoorias laserkiir tuvastab väikese muutuse, kuna mööduv laine muudab veidi peeglite vahelist kaugust. Väärib märkimist, et see väike muutus on väike; nii väike, et LIGO on kavandatud tuvastama kauguse kõikumist, mis on väiksem kui tuhandik prooton. See on muljetavaldav, kuid see võiks olla parem. Nüüd arvavad teadlased, et nad on leidnud viisi, kuidas suurendada LIGO tundlikkust; laserkiire "pigistamiseks" kasutage footoni imelikke kvantomadusi, et saavutada tundlikkuse suurenemine ...
LIGO kavandasid MIT ja Caltechi kaastöötajad, et otsida vaatluslikke tõendeid teoreetiliste gravitatsioonilainete kohta. Arvatakse, et gravitatsioonilained levivad kogu universumis, kuna massiivsed objektid häirivad ruumi-aega. Näiteks kui kaks musta auku põrkasid kokku ja ühinesid (või põrkasid kokku ja lõhkesid teineteisest eemale), ennustab Einsteini üldrelatiivsusteooria, et pulsatsioon saadetakse kogu aegruumi kangas. Gravitatsioonilainete olemasolu tõestamiseks oli vaja ehitada täiesti teist tüüpi vaatluskeskus, et mitte jälgida allika elektromagnetilisi emissioone, vaid tuvastada nende planeedi kaudu liikuvate häiringute läbimine. LIGO on katse neid laineid mõõta ja 365 miljoni dollari suuruse püstitatud maksumusega on rajatisele tohutu surve leida esimene gravitatsiooniline laine ja selle allikas (lisateavet LIGO kohta leiate Gravitatsiooniliste lainete “kuulamine” mustade aukude jälgimiseks). Paraku pole pärast mitu aastat kestnud teadustööd ühtegi leitud. Kas sellepärast, et seal pole gravitatsioonilaineid? Või pole LIGO lihtsalt piisavalt tundlik?
Esimesele küsimusele vastavad LIGO teadlased kiiresti: pikema andmete kogumiseks on vaja rohkem aega (enne gravitatsiooniliste lainete tuvastamist peab olema rohkem “kokkupuute aega”). Samuti on tugevad teoreetilised põhjused, miks gravitatsioonilained peaksid eksisteerima. Teine küsimus on see, mida loodavad USA ja Austraalia teadlased parandada; võib-olla vajab LIGO tundlikkuse suurendamist.
Gravitatsiooniliste lainedetektorite tundlikumaks muutmiseks on selle uue uurimistöö juht Nergis Mavalvala ja MIT-i füüsik keskendunud väga väikestele, et aidata tuvastada väga suuri. Mõistmiseks, mida teadlased loodavad saavutada, on vaja väga lühikest kvant „hägususe” kokkupõrkekursust.
Detektorid, näiteks LIGO, sõltuvad häiringute mõõtmisest ruumis väga täpsest lasertehnoloogiast. Kuna gravitatsioonilised lained liiguvad läbi Universumi, põhjustavad need väikeseid muutusi kosmoses asuvate kahe asendi vahel (nende lainete mõjul kosmose mõjub tegelikult). Ehkki LIGO suudab tuvastada häiringut, mis on väiksem kui tuhandik prootoni laiusest, oleks tore, kui omandataks veelgi suurem tundlikkus. Kuigi laserid on oma olemuselt täpsed ja väga tundlikud, juhivad laser-footoneid siiski kvantdünaamika. Kuna laserfoonid interakteeruvad interferomeetriga, on olemas kvantne hägusus, mis tähendab, et footon ei ole terav näpunäide, vaid kvantmüra poolt pisut hägune. Püüdes seda müra vähendada, on Mavalvala ja tema meeskond suutnud laserprotoone “pigistada”.
Laser-footonitel on kaks suurust: faas ja amplituud. Faas kirjeldab footonite asukohta ajas ja amplituud kirjeldab footonite arvu laserkiirega. Selles kvantmaailmas, kui laseri amplituud on vähenenud (eemaldades osa mürast); suureneb kvantmõõtemääramatus laserfaasis (lisades veidi müra). Just see kompromiss on see uus pigistamistehnika. Oluline on täpsus amplituudi, mitte faasi mõõtmisel, kui proovitakse gravitatsioonilainet laseritega tuvastada.
Loodetavasti saab seda uut tehnikat rakendada mitme miljoni dollari väärtuses LIGO-rahastule, suurendades tõenäoliselt LIGO tundlikkust 44%.
“Selle töö olulisus on see, et see sundis meid seisma silmitsi ja lahendama mõningaid praktiliselt väljakutseid, mis on seotud riigi survestamisega - ja neid on palju. Oleme nüüd palju paremas positsioonis, et kilomeetriteskaaladetektorites pigistada ja püüda see tabamatu gravitatsiooniline laine. ” - Nergis Mavalvala.
Allikas: Physorg.com
