Yerçekimi dalgası algılama teknolojisi, Riverside, California Üniversitesi’nden fizikçi Jonathan Richardson liderliğindeki bir enstrümantasyon ilerlemesi sayesinde büyük bir sıçrama yapmaya hazırlanıyor. Dergide yayınlanan buluşu detaylandıran bir makale Opticalazer interferometre yerçekimi-dalga gözlemevi veya ligo içindeki aşırı güç seviyelerinde lazer dalga önlüklerini kontrol etmek için tam ölçekli bir prototip olan Frosti’nin başarılı bir şekilde geliştirilmesi ve testini rapor ediyor.
LIGO, yerçekimi dalgalarını tespit eden bir gözlemevidir – uzayda, kara delikleri birleştirme gibi büyük hızlandırıcı nesnelerin neden olduğu ripples. Einstein’ın görelilik teorisini destekleyen varlıklarını ilk doğrulayan ilk oldu. Ligo, bu sinyalleri yakalamak, evrene yeni bir pencere açmak ve kara delikler, kozmoloji ve aşırı madde durumları anlayışımızı derinleştirmek için Washington ve Louisiana’da 4 km uzunluğunda iki lazer interferometre kullanıyor.
Ligo’nun aynaları, gözlemevinin en hassas ve dikkatle tasarlanmış bileşenleri arasındadır. Her ayna 34 cm çapında ve 20 cm kalınlığındadır ve yaklaşık 40 kg ağırlığındadır. Aynalar, bir protonun çapından 1/1.000’den küçük uzayda bozulmaları tespit etmek için mükemmel bir şekilde kalmalıdır. En küçük titreşim veya çevresel rahatsızlık bile yerçekimi dalga sinyalini ezebilir.
“İnovasyonumuzun kalbinde, LIGO’nun ana aynalarının yüzeylerini 1 megawatt’ı aşan ana aynaların yüzeylerini tam olarak yeniden şekillendirmek için tasarlanmış yeni bir uyarlanabilir optik cihazı var – Ligo’nun bugün kullandığı Power Power’dan yaklaşık beş kat daha güçlü ve yaklaşık beş kat daha güçlü.” Dedi. “Bu teknoloji, yerçekimi dalgası astronomisinin geleceği için yeni bir yol açıyor. Kozmik Explorer gibi yeni nesil dedektörleri her zamankinden daha derin görecek olan yeni nesil dedektörleri sağlamak için çok önemli bir adım.”
Birisi Frosti mi dedi?
Ön yüzey tipi ışınlayıcı için kısa olan Frosti, LIGO’nun optiklerinde yoğun lazer ısıtmasının neden olduğu bozulmalara karşı koyan hassas bir dalga önü kontrol sistemidir. Sadece kaba ayarlamalar yapabilen mevcut sistemlerden farklı olarak Frosti, ince ayarlı, daha yüksek dereceli düzeltmeler yapmak için sofistike bir termal projeksiyon sistemi kullanır. Bu, gelecekteki dedektörlerde gereken hassasiyet için çok önemlidir.
Buzlu ismine rağmen Frosti, aynanın yüzeyini dikkatlice ısıtarak, ancak onu orijinal optik şekline geri yükleyecek şekilde çalışır. Termal radyasyon kullanarak, yerçekimi dalgalarını taklit edebilecek aşırı gürültü getirmeden bozulmaları yumuşatan özel bir ısı deseni oluşturur.
Neden Önemlidir
Yerçekimi dalgaları ilk olarak 2015 yılında Ligo tarafından tespit edildi ve astronomi alanında yeni bir dönem başlattı. Ancak potansiyellerinin tamamen kilidini açmak için, gelecekteki dedektörler daha uzak olayları daha fazla netlikle gözlemleyebilmelidir.
Richardson, “Bu, hem lazer gücü hem de kuantum düzeyinde hassasiyet üzerindeki sınırları zorlamak anlamına geliyor.” Dedi. “Sorun, lazer gücünün arttırılması, sinyal netliğini artırmak için güvendiğimiz hassas kuantum durumlarını yok etme eğilimindedir. Yeni teknolojimiz, optiklerin megawatt güç seviyelerinde bile bozulmamış kalmasını sağlayarak bu gerginliği çözer.”
Teknoloji, evrenin yerçekimi dalgası görüşünü 10 faktörle genişletmeye yardımcı olacak ve potansiyel olarak gökbilimcilerin milyonlarca kara delik ve nötron yıldızı birleşmelerini kozmos boyunca eşsiz sadakatle tespit etmesine izin verecektir.
İleriye Bakış: Ligo A# ve Kozmik Explorer
Frosti’nin, Cosmic Explorer olarak bilinen yeni nesil gözlemevi için yol bulucu olarak hizmet verecek planlı bir yükseltme olan Ligo A#’da kritik bir rol oynaması bekleniyor. Mevcut prototip 40 kg’lık bir ligo aynası üzerinde test edilirken, teknoloji ölçeklenebilir ve sonunda kozmik kaşif için öngörülen 440 kg aynalara uyarlanacaktır.
“Mevcut prototip sadece başlangıç,” dedi Richardson. Diyerek şöyle devam etti: “Zaten daha karmaşık optik bozulmaları düzeltebilen yeni versiyonlar tasarlıyoruz. Bu, yerçekimi dalgası astronomisinin önümüzdeki 20 yıllık Ar-Ge Vakfı.”
Richardson, araştırmaya UCR, MIT ve Caltech’teki bilim adamları tarafından katıldı.
