החיפוש מתגלה לאיתור העדויות הראשונות לגלי כבידה המסתובבים ברחבי הקוסמוס. אם גל כבידה יעבור דרך נפח הזמן המרחב סביב כדור הארץ, בתיאוריה קרן הלייזר תזהה שינוי קטן כאשר הגל החולף משנה מעט את המרחק בין המראות. ראוי לציין כי שינוי קל זה יהיה קטן; למעשה כה קטן עד ש- LIGO תוכנן לאתר תנודות מרחק של פחות מאלף הרוחב של פרוטון. זה מרשים, אבל זה יכול להיות טוב יותר. כעת מדענים חושבים שמצאו דרך להגביר את הרגישות של LIGO; השתמש בתכונות הקוונטיות המוזרות של הפוטון כדי "לסחוט" את קרן הלייזר, כך שתוכל להשיג עלייה ברגישות ...
LIGO תוכנן על ידי משתפי פעולה מ- MIT וקלטק כדי לחפש עדויות תצפיתיות לגלי הכבידה התיאורטיים. נחשבים כי גלי הכבידה מתפשטים ברחבי היקום כאשר חפצים מאסיביים מפריעים לזמן בחלל. לדוגמה, אם שני חורים שחורים התנגשו והתמזגו (או התנגשו והתפוצצו זה מזה), תורת היחסות הכללית של איינשטיין צופה כי אדווה יישלח לכל אורך המרחב-זמן. כדי להוכיח כי גלי כבידה אכן קיימים, היה צורך לבנות מצפה תצפית מסוג אחר לחלוטין, לא כדי לצפות בפליטות אלקטרומגנטיות מהמקור, אלא כדי לאתר את מעברם של הפרעות הללו העוברות בכוכב הלכת שלנו. LIGO הוא ניסיון למדוד את הגלים הללו, ועם עלות הקמה ענקית של 365 מיליון דולר, קיים מתקן לחץ עצום לגלות את גל הכבידה הראשון ואת מקורו (למידע נוסף על LIGO, ראה "האזנה" לגלי כבידה למעקב אחר חורים שחורים). אבוי, לאחר מספר שנים של מדע, לא נמצאו כאלה. האם זה מכיוון שאין גלי כבידה בחוץ? או ש- LIGO פשוט לא מספיק רגיש?
השאלה הראשונה נענה במהירות על ידי מדעני LIGO: נדרש זמן רב יותר לאיסוף תקופת נתונים ארוכה יותר (צריך להיות "זמן חשיפה" רב יותר לפני שמתגלים גלי כבידה). יש גם סיבות תיאורטיות חזקות מדוע גלי הכבידה צריכים להתקיים. השאלה השנייה היא דבר שמדענים מארה"ב ואוסטרליה מקווים להשתפר; אולי LIGO זקוק להגברת הרגישות.
כדי להפוך את גלאי גלי הכבידה לרגישים יותר, Nergis Mavalvala, מנהיג מחקר ופיזיקאי MIT חדש זה, התמקד בקטנים כדי לעזור בגילוי הגדול ביותר. כדי להבין מה החוקרים מקווים להשיג, יש צורך בקורס התרסקות קצר מאוד ב"הפלדה "הקוונטית.
גלאים כמו LIGO תלויים בטכנולוגיית לייזר מדויקת ביותר למדידת הפרעות בזמן-חלל. כאשר גלי הכבידה עוברים ביקום, הם גורמים לשינויים זעירים במרחק בין שני תנוחות בחלל (החלל "מעוות" למעשה את הגלים האלה). למרות של- LIGO יש את היכולת לזהות הפרעה של פחות מאלף רוחב הפרוטון, זה יהיה נהדר אם תרכוש עוד יותר רגישות. למרות שלייזרים הם מדויקים מטבעם ורגישים מאוד, פוטוני לייזר עדיין נשלטים על ידי דינמיקה קוונטית. ככל שפוטוני הלייזר מקיימים אינטראקציה עם האינטרפרומטר, קיימת מידה של ערפול קוונטי, כלומר הפוטון אינו נקודת סיכה חדה, אלא מטושטש מעט מרעש קוונטי. במאמץ להפחית את הרעש הזה, Mavalvala וצוותה הצליחו "לסחוט" פוטונים לייזר.
לפוטוני לייזר שני כמויות: שלב ומשרעת. השלב מתאר את מיקום הפוטונים בזמן והמשרעת מתארת את מספר הפוטונים בקרן הלייזר. בעולם הקוונטי הזה, אם מצטמצמת משרעת הלייזר (הסרת חלק מהרעש); חוסר הוודאות הקוונטית בשלב הלייזר יגדל (הוספת רעש). זה הטרייד-אפ הזה שטכניקת הסחיטה החדשה הזו מבוססת על. מה שחשוב הוא הדיוק במדידת המשרעת, ולא השלב, כאשר מנסים לאתר גל כבידה בעזרת לייזרים.
יש לקוות כי ניתן ליישם טכניקה חדשה זו על מתקן ה- LIGO המונה מיליון דולר, ואולי גם להגדיל את הרגישות של LIGO ב -44%.
“המשמעות של עבודה זו היא שהיא אילצה אותנו להתמודד ולפתור כמה מהאתגרים המעשיים של הזרקת מדינה סחוטה - וישנם רבים. כעת אנו ממוקמים הרבה יותר טוב ליישם סחיטה בגלאים בקנה מידה ק"מ, ולתפוס את אותו גל הכבידה החמקמק. " - נרגיס מוואלבה.
מקור: Physorg.com
