Έρευνα

Το LIGO θα λάβει μια κβαντική ενημέρωση και θα βρει τα βαρυτικά κύματα κάθε μέρα.

Προγραμματισμένη ενημερωμένη ενημέρωσηΤο παρατηρητήριο λέιζερ-συμβολομετρικού βαρυτικού κύματος της LIGO θα χρησιμοποιήσει έξυπνες κβαντικές μεθόδους, κάτι που έγινε πρόσφατα σαφές. Ωστόσο, αυτό είναι ενδιαφέρον. Μια αναβάθμιση ύψους 35 εκατομμυρίων δολαρίων θα επιτρέψει στους επιστήμονες να αλιεύουν κατά μέσο όρο ένα κύμα βαρύτητας κάθε μέρα. Το σημερινό ιστορικό LIGO των 11 εντοπισμένων βαρυτικών κυμάτων μπορεί να ξεπεραστεί σε μία εβδομάδα.

Πόσες βαρυτικές κυματώσεις βρήκαν το LIGO;

Από το 2024, βελτιώθηκεΟ ανιχνευτής, γνωστός ως Advanced LIGO Plus, θα προσπαθήσει να χρησιμοποιήσει τον γνωστό κβαντικό κανόνα, την αρχή αβεβαιότητας του Heisenberg, για να βελτιώσει την ικανότητα μιας μηχανής να ανιχνεύει παλμούς στο χωροχρόνο. Η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg δηλώνει ότι είναι αδύνατο να μετρούνται με ακρίβεια ορισμένες ιδιότητες, όπως η θέση και η ορμή ενός αντικειμένου, ταυτόχρονα.

Στο LIGO, αυτό υπερκαλύπτει την αρχή ότιοι επιστήμονες παρακολουθούν τα κύματα βαρύτητας. Σε κάθε έναν από τους δύο ανιχνευτές παρατηρητηρίων που βρίσκονται στο Livingston, Λουιζιάνα και Hanford, Wash, το φως λέιζερ αναπηδά εμπρός και πίσω κατά μήκος δύο χιλιοστών χιλιομέτρων χιτωνίων G. Για να προσδιοριστεί εάν ένα βαρυτικό κύμα περνά, το σημείο συνάντησης των μανικιών, και οι ακτίνες ανασυνδυάζονται.

Λόγω της κβαντικής μηχανικής, το φως αυτό κυμαίνεταιμε δύο τρόπους: στη φάση, που σημαίνει το χρόνο του φωτός κύματος? και σε πλάτος, που καθορίζει την ένταση του φωτός. Αυτή η αλλαγή συγχέει τις μετρήσεις LIGO, καθιστώντας δυσκολότερη την ανίχνευση των λεπτών σημάτων ενός βαρυτικού κύματος. Επομένως, στον επόμενο γύρο του LIGO, ο οποίος θα ξεκινήσει τον Απρίλιο, οι επιστήμονες θα χρησιμοποιήσουν για πρώτη φορά κβαντικό "συμπιεσμένο" φως, στο οποίο οι ταλαντώσεις της φωτεινής φάσης μειώνονται. Ως αποτέλεσμα, το LIGO θα καταγράψει καλύτερα κύματα υψηλότερης συχνότητας - μια κυμάτωση που θα έχει υψηλότερη συχνότητα εάν μετατραπεί σε ηχητικά κύματα.

"Αυτό είναι υπέροχο, αλλά όχι χωρίς τα ελαττώματά του"λέει ο φυσικός Michael Zucker από την Caltech. Οι διακυμάνσεις της ισχύος του φωτός αυξάνουν, καθιστώντας δύσκολη τη μέτρηση των βαρυτικών κυμάτων χαμηλής συχνότητας. "Δεν απαλλάσσεστε από την αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg."

Αλλά στο Advanced LIGO Plus, οι επιστήμονες θα χρησιμοποιήσουνένα σύστημα που χρησιμοποιεί το καλύτερο από τα δύο συστήματα, πιέζοντας το φως προς μία κατεύθυνση για να μειώσει τη συχνότητα των κυματισμών και το άλλο για τα σήματα υψηλότερης συχνότητας, προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση του μηχανήματος στο σύνολό του. Ένας άλλος ανιχνευτής στην Ινδία - LIGO-India - θα ενεργοποιηθεί ταυτόχρονα με το Advanced LIGO Plus, για να χρησιμοποιήσει τις ίδιες κβαντικές μεθόδους.

Και αυτό σημαίνει ότι κάθε μέρα θα δούμε νέα κύματα βαρύτητας. Φανταστείτε ποια εικόνα του σύμπαντος θα ανοίξει μπροστά μας. Προτείνουμε να το συζητήσουμε στην αίθουσα συνομιλίας μας στο Telegram.