Благодаря новой технологии компенсации движения, зеркала обсерватории LIGO удалось охладить до температур, измеряемых миллиардными долями градуса.
LIGO является одним из двух ключевых инструментов, предназначенных для регистрации гравитационных волн. Эту «рябь пространства-времени» предсказал еще Эйнштейн, однако ее существование было экспериментально подтверждено удалось лишь на сотню лет позднее, прежде всего с помощью инструмента LIGO. Проект представляет собой пару разнесенных на тысячи километров обсерваторий, в каждой из которых лазерные лучи движутся по Г-образной вакуумированной трубе, отражаясь зеркалами.
Взаимное влияние этих лучей позволяет выявлять незначительные изменения в размерах плечей, возникающие вследствие прохождения гравитационных волн. Точность работы лазерного интерферометра напрямую связана с точностью расположения его компонентов, в первую очередь зеркал. Именно поэтому они имеют значительный вес (40 килограммов), закреплены на прочных тросах, а система подавления вибраций автоматически фиксирует и устраняет любые колебания.
Недавно ученые, работающие в коллаборации LIGO, практически устранили тепловой шум в таком зеркале, снизив его температуру почти до абсолютного нуля. По их словам, это первый случай, когда макроскопическое тело было охлаждено почти до основного энергетического состояния, когда кинетическая энергия частиц равна нулю. Описание работы представлено в статье, опубликованной в журнале Science.
Ни один из существующих морозильников не способен охладить объект до температуры минус 273,15 °С. Тем не менее, температура является отражением движения частиц, и для достижения такого охлаждения возможно минимизировать это движение. Для этого к частицам можно приложить силу, которая будет противодействовать их колебаниям. Для точной фиксации этих колебаний авторы использовали лазеры, применяемые в интерферометре LIGO. А для их компенсации к зеркалам были подключены электроды, позволяющие точно смещать их посредством электрического тока.
Благодаря новому методу, используемому в системе, состоящей из четырех 40-килограммовых зеркал лазерного интерферометра, ученым удалось свести к минимуму их колебания. Для этого система была охлаждена до температуры 77 нанокельвинов (что эквивалентно 77 миллиардных градуса выше абсолютного нуля). Это должно повысить чувствительность гравитационно-волновой обсерватории.