Ученые из Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO), расположенной в США, создали технологию сжатия света, чтобы улучшить возможности обнаружения гравитационных волн.
В 2017 году исследователи из Калифорнийского технологического института разработали ( Caltech) ей была присуждена Нобелевская премия по физике за исследования, послужившие основой для создания обсерватории LIGO и последующему обнаружению гравитационных волн. С тех пор команда LIGO продолжает фиксировать гравитационные волны, одновременно работая над улучшением возможностей детектирования.
Обсерватория LIGO детектирует гравитационные волны с помощью лазера. Лазерный луч разделяют и отправляют по двум длинным перпендикулярным тоннелям, а после собирают обратно с помощью зеркал. Мельчайшие различия в лучах указывают на присутствие гравитационных волн — они расширяют пространство-время в области тоннелей и вносят изменения в параметры лазерного луча.
С момента основания обсерватории ученые осознавали сложность различения гравитационных волн и квантовых флуктуаций, и поэтому непрерывно совершенствуют систему, стремясь повысить её чувствительность.
В обсерватории были внесены изменения в техническое оснащение, которые готовились ранее. Исследователи добавили к детектору кристалл, изготовленный по специальной технологии, а также новые зеркала и линзы. Это позволило им преобразовать свет в сжатые лучи, находящиеся в квантовом состоянии. Благодаря этому удалось уменьшить мерцание, связанное с квантовыми колебаниями и случайными шумами в квантовых полях, в широком диапазоне частот наблюдения, и увеличить количество регистрируемых гравитационных волн вдвое.
Первоначальные испытания выявили, что улучшения позволяли обнаруживать исключительно гравитационные волны с высокими частотами. Исследователи внесли дополнительные модификации для обеспечения фиксации гравитационных волн и на низких частотах.
По мнению ученых, внесенные изменения вызвали «поразительный эффект»: число регистрируемых гравитационных волн увеличилось вдвое открывает возможности для изучения более обширных областей Вселенной. Ученые полагают, что эти улучшения позволят проводить новые научные исследования, такие как изучение черных дыр, слияние которых произошло почти во времена формирования первых звезд.
Статья опубликована в журнале Science.