Зеркала в детекторе гравитационных волн LIGO с покрытием из оксидов титана и германия вдвое снизят уровень фонового шума. Это позволит изучить больший объем космического пространства при следующем запуске детектора.
С момента первого обнаруженияВ 2015 году лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO и европейская коллаборация Virgo зафиксировали десятки гравитационных волн. Ещё в начале прошлого века Альберт Эйнштейн предположил существование этих волн. Он считал, что ускоренное движение объектов с мощной гравитацией может вызывать волны, создающие искривления в пространстве-времени. Изучая гравитационные волны, учёные стремятся ответить на фундаментальные вопросы о нашей Вселенной, например, как формируются чёрные дыры.
Обнаружение гравитационных волн затрудняет свойство отражающего покрытия 40-килограммовых зеркал в каждой из двух обсерваторий LIGO. Крупные зеркала перпендикулярно друг другу расположены на расстоянии четырех километров от источника лазерного излучения. В каждом плече Г-образной системы свет достигает зеркала, отражается, возвращается и попадает в детектор. Если луч лазера встречает гравитационные волны, растягивающие и сжимающие пространство, это влияет на время его прибытия в детектор.
Чем качественнее зеркала отражают свет лазера, тем точнее детектируются сигналы. Проблема в том, что любое движение зеркал, даже колебания атомов их покрытия от тепла, увеличивает уровень шума, делая выделение сигнала гравитационных волн более трудным.
Исследователи из Калифорнийского технического института, Государственного университета Колорадо, Монреальского университета и Стэнфордского университета частично решили эту проблему. 2 и 56% GeO2Покрытие, уменьшающее фоновый шум в зеркалах LIGO вдвое, увеличит объем космического пространства, которое LIGO сможет исследовать при следующем запуске в восемь раз. Его наносили методом ионно-лучевого распыления: атомы титана и германия отделяются от источника, соединяются с кислородом и осаждаются на стекле для создания тонких слоев атомов.
Благодаря новому покрытию учёные смогут регистрировать гравитационные волны гораздо чаще: вместо одного случая в неделю — один или несколько в день. считаетДэвид Рейтце, руководитель лаборатории LIGO в Калифорнийском технологическом институте, считает, что проверка этого предположения может быть возможна при пятом запуске LIGO, намеченном на 2024-2025 годы.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Physical Review Letters.