Neuer Laser-Durchbruch zum besseren Verständnis von Gravitationswellen

Eine Supercomputer-Simulation von verschmelzenden Schwarzen Löchern, die Gravitationswellen aussendet. Bildnachweis: NASA/C. Haines

Gravitationswellenwissenschaftler der University of Western Australia haben die Entwicklung eines neuen Laserpositionssensors mit beispielloser Genauigkeit geleitet, der zur Untersuchung des Inneren von Neutronensternen und zum Testen der grundlegenden Grenzen der Allgemeinen Relativitätstheorie verwendet wird.

Die UWA hat eine globale Zusammenarbeit von Experten für Gravitationswellen, Metaoberflächen und Photonik koordiniert, um eine neue Methode zur Messung von Lichtstrukturen namens „Eigenmoden“ zu entwickeln, sagte ein wissenschaftlicher Mitarbeiter des Kompetenzzentrums für die Erkennung von Lichtstrukturen der University of Western Australia (OzGrav-UWA). Gravitationswellen (OzGrav-UWA), Dr. Aaron Jones.

„Schwerkraftwellendetektoren wie LIGO, Virgo und KAGRA speichern eine enorme Menge an optischer Energie und verwenden mehrere Spiegelpaare, um die Menge an Laserlicht zu erhöhen, die entlang der massiven Arme des Detektors gespeichert wird“, sagte Dr. Jones.

„Jedes dieser Paare weist jedoch kleine Verzerrungen auf, die das Licht von der idealen Laserstrahlform weg streuen, was zu übermäßigem Detektorrauschen führen, die Empfindlichkeit einschränken und den Detektor offline schalten kann.

„Wir wollten eine Idee testen, die es uns ermöglicht, den Laserstrahl zu vergrößern und nach kleinen ‚Vibrationen‘ in der Stärke zu suchen, die die Empfindlichkeit der Detektoren einschränken könnten.“

Dr. Jones sagte, ein ähnliches Problem stehe in der Telekommunikationsbranche, da Wissenschaftler nach Möglichkeiten suchen, mehrere Autocodes zu verwenden, um mehr Daten über Glasfasern zu übertragen.

„Kommunikationswissenschaftler haben eine Möglichkeit entwickelt, Autocodes mit einem einfachen Gerät zu messen, aber es ist für unsere Zwecke nicht empfindlich genug“, sagte er. „Wir hatten die Idee, die Superoberfläche zu verwenden – eine ultradünne Oberfläche mit einem speziellen Muster, das in Subwellenlängengröße codiert ist – und wir haben uns an Mitarbeiter gewandt, die uns bei der Herstellung helfen konnten.“

Der Proof-of-Concept-Aufbau des Teams war 1.000-mal empfindlicher als das von Kommunikationswissenschaftlern entwickelte Originalgerät, und die Forscher werden nun versuchen, diese Arbeit in Gravitationswellendetektoren umzusetzen.

Die Evolution ist ein weiterer Schritt nach vorne bei der Entdeckung und Analyse von Informationen, die von Gravitationswellen getragen werden, und ermöglicht es uns, das Universum auf neue Weise zu beobachten, sagte der leitende Forscher der OzGrav-UWA, außerordentlicher Professor Chunnong Zhao.

„Die Lösung des Mustererkennungsproblems in zukünftigen Gravitationswellendetektoren ist von entscheidender Bedeutung, wenn wir das Innere von Neutronensternen verstehen und unsere Beobachtung des Universums auf eine Weise verbessern wollen, die zuvor nicht möglich war“, sagte außerordentlicher Professor Zhao.

Die Studie wurde zur Veröffentlichung angenommen in A. körperliche Überprüfung.


Interaktives Gravitationswellen-Erkennungsmodell, entwickelt für die Ausbildung in Museen und Galerien


Mehr Informationen:
Metasurface Enhanced Spatial Mode Decomposition, arXiv: 2109.04663v2 [physics.optics] arxiv.org/abs/2109.04663

Angeboten von der University of Western Australia

das Zitat: Neuer Laserdurchbruch zum besseren Verständnis von Gravitationswellen (2022, 30. Mai) Abgerufen am 30. Mai 2022 von https://phys.org/news/2022-05-laser-breakthrough-gravitational.html

Dieses Dokument ist urheberrechtlich geschützt. Ungeachtet eines fairen Umgangs zum Zwecke des privaten Studiums oder der Forschung darf kein Teil ohne schriftliche Genehmigung reproduziert werden. Der Inhalt wird nur zu Informationszwecken bereitgestellt.

Leave a Comment