LIGO отримає квантове оновлення і буде знаходити гравітаційний хвилі кожен день

Заплановане оновлення вдосконаленоїлазерно-інтерферометричної гравітаційно-хвильової обсерваторії LIGO буде використовувати хитромудрі квантові методи, про це стало днями. Однак ось, що цікаво. Модернізація ціною в 35 мільйонів доларів дозволить вченим ловити в середньому одну гравітаційну хвилю кожен день. Нинішній послужний список LIGO з 11 виявлених гравітаційних хвиль може бути перевершений за один тиждень.

Скільки гравітаційних хвиль знайшла LIGO?

Починаючи з 2024 року вдосконаленийдетектор, відомий як Advanced LIGO Plus, спробує використовувати відоме квантове правило, принцип невизначеності Гейзенберга, щоб поліпшити здатність машини виявляти пульсації в просторі-часі. Принцип невизначеності Гейзенберга стверджує, що неможливо точно виміряти певні властивості, такі як положення і імпульс об'єкта, одночасно.

У LIGO це накладається на принцип, за якимвчені відстежують гравітаційні хвилі. На кожному з двох детекторів обсерваторії, розташованих в Лівінгстоні, штат Луїзіана, і Хенфорді, штат Вашингтон, лазерне світло відскакує вперед і назад по двом 4-кілометровим рукавах у формі букви Г. Щоб визначити, чи проходить гравітаційна хвиля, вчені вимірюють яскравість світла в місці зустрічі рукавів, і промені рекомбинируют.

Через квантової механіки цей світ коливаєтьсядвома способами: в фазі, яка означає час світлової хвилі; і в амплітуді, яка визначає інтенсивність світла. Ця зміна заплутує вимірювання LIGO, ускладнюючи виявлення тонких сигналів гравітаційної хвилі. Тому в наступному раунді роботи LIGO, який почнеться в квітні, вчені вперше будуть використовувати квантовий «стислий» світло, в якому коливання фази світла зменшуються. В результаті LIGO буде краще захоплювати хвилі більш високих частот - брижі, яка буде мати більш високу частоту, якщо перетворити її в звукові хвилі.

«Це чудово, але не без своїх недоліків»,говорить фізик Майкл Цукер з Калтеха. Коливання потужності світла збільшуються, що ускладнює вимір низькочастотних гравітаційних хвиль. «Ви не звільняєтесь від принципу невизначеності Гейзенберга».

Але в Advanced LIGO Plus вчені будуть використовуватисистему, яка буде використовувати краще від двох систем, стискаючи світло в одну сторону для зниження частоти мерехтіння, і в іншу - для більш високочастотних сигналів, щоб поліпшити продуктивність машини в цілому. Інший детектор в Індії - LIGO-India - також включиться одночасно з Advanced LIGO Plus, щоб задіяти ті ж квантові методи.

І це значить, що ми будемо бачити нові гравітаційні хвилі кожен день. Тільки уявіть, яка картина Всесвіту відкриється перед нами. Пропонуємо обговорити це в нашому чаті в Телеграма.