Kızılötesi ışık, yerçekimsel dalga dedektörü yükseltmelerinde ayna kaplama engelinin üstesinden gelir

Araştırmacılar, uzak kara deliklerin ve nötron yıldızlarının çarpışmasının keşfini ilerletecek yerçekimsel dalga dedektörleri için yeni bir kilitleme yöntemi geliştirdi ve test etti.

Batı Avustralya Üniversitesi, Avustralya Ulusal Üniversitesi ve Adelaide Üniversitesi’ndeki ARC Yerçekimi Dalgası Keşfi Mükemmeliyet Merkezi (OzGrav) düğümlerinden araştırmacılar, 2017’de yayınlanan çalışmanın ortak yazarıdır. Fiziksel İnceleme D.

UWA Fizik, Matematik ve Bilgisayar Okulu’ndan başyazar Dr. Jian Liu, LIGO gibi yerçekimsel dalga dedektörlerinin, bir protonun genişliğinden 1000 kat daha küçük mesafedeki değişiklikleri ölçerek kara deliklerin çarpışmasıyla oluşan uzay-zamandaki dalgalanmaları tespit ettiğini söyledi.

Liu, “Bunu yapmak için, dedektörün birbirinden dört kilometre (2,5 mil) uzakta bulunan 40 kilogramlık (88 pound) aynalarının, lazer ışığı kullanılarak tam olarak doğru konumlara kilitlenmesi gerekiyor” dedi.

“Dedektörün evreni dinlemeye başlayabilmesi için, aynaların kol boyu stabilizasyonu veya kilitleme sistemi adı verilen bir sistem tarafından yavaşça dinlenmeye getirilmesi ve yerine kilitlenmesi gerekiyor.

“LIGO’nun bir sonraki yükseltmesi, hassasiyeti artırmak için yeni kristal ayna kaplama teknolojisini kullanacak, ancak kaplama, mevcut kilitleme sisteminin dayandığı yeşil lazer ışığını emiyor.”

Araştırmacılar, yeni kaplamaların absorbe etmediği bir renk olan kızılötesi ışığı (1596 nanometre) kullanarak yeni bir kilitleme şeması geliştirdi ve test etti.

Işığın frekansını dönüştürmek, kilitleme kızılötesi ışığını (1596 nm) ve dedektörün ana (1064 nm) lazer ışığını yeşil ışığa dönüştürmek için özel kristaller kullanıldı; bu, kontrolün kilitleme lazerinden ana lazere sorunsuz bir şekilde aktarılmasına olanak sağladı.

Liu, “Kilitleme lazerinden ana lazere yaklaşık 60 saniye süren, mevcut sistemden çok daha hızlı olan istikrarlı bir geçiş gösterdik ve bunu birkaç gün boyunca başarıyla tekrarladık” dedi.

“Bu sonuçlara dayanarak, lazerler arasındaki ölçüm hatasının inanılmaz derecede küçük olduğunu tahmin ediyoruz – dört kilometrelik (2,5 mil) bir LIGO lazer kolu boyunca ölçüm yaparken bile bir atomun genişliğinin yaklaşık onda biri kadar.”

Bulgular, yeni düşük gürültülü kristal ayna kaplamalarını kullanan yerçekimsel dalga dedektörleri için pratik bir kilitleme yönteminin mevcut olduğunu gösteriyor.