Ερευνητές από αυστραλιανά πανεπιστήμια, συμπεριλαμβανομένου του Πανεπιστημίου της Δυτικής Αυστραλίας, ανέπτυξαν και δοκίμασαν μια νέα μέθοδο κλειδώματος για ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων, η οποία πρόκειται να συμβάλει καθοριστικά στην ακριβέστερη ανίχνευση συγκρούσεων μακρινών μελανών οπών και αστέρων νετρονίων.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review D, προσπερνά έναν σημαντικό περιορισμό που προέκυπτε από τη χρήση νέων, προηγμένων υλικών στις επιστρώσεις των κατόπτρων.
Η πρόκληση των νέων κρυσταλλικών επιστρώσεων
Οι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων, όπως το LIGO, εντοπίζουν τις διαταραχές στον χωροχρόνο μετρώντας εξαιρετικά μικρές μεταβολές αποστάσεων ανάμεσα σε τεράστια κάτοπτρα που απέχουν χιλιόμετρα μεταξύ τους. Για να λειτουργήσουν σωστά, τα κάτοπτρα πρέπει να ακινητοποιηθούν και να «κλειδωθούν» με απόλυτη ακρίβεια στις σωστές θέσεις με τη βοήθεια ακτίνων λέιζερ.
Ωστόσο, η επερχόμενη αναβάθμιση του LIGO θα χρησιμοποιήσει νέες κρυσταλλικές επιστρώσεις καθρεφτών για τη βελτίωση της ευαισθησίας, οι οποίες όμως απορροφούν το πράσινο φως λέιζερ στο οποίο βασιζόταν το προηγούμενο σύστημα σταθεροποίησης μήκους βραχίονα.
Η λύση του υπέρυθρου φωτός
Για να λπεραστεί αυτό το πρόβλημα, οι επιστήμονες σχεδίασαν ένα νέο σχήμα κλειδώματος αξιοποιώντας υπέρυθρο φως μήκους κύματος 1596 νανομέτρων, το οποίο δεν απορροφάται από τις νέες επιστρώσεις. Με τη χρήση ειδικών κρυστάλλων που μετέτρεψαν τη συχνότητα του φωτός, η ομάδα πέτυχε την ομαλή και απρόσκοπτη μεταφορά του ελέγχου από το βοηθητικό υπέρυθρο λέιζερ στο κύριο λέιζερ του ανιχνευτή.
Η διαδικασία ολοκληρώθηκε σε μόλις εξήντα δευτερόλεπτα, αποδεικνύοντας εξαιρετική σταθερότητα και ελάχιστο σφάλμα μέτρησης. Τα αποτελέσματα αυτά επιβεβαιώνουν ότι υπάρχει πλέον μια εφαρμόσιμη και αποτελεσματική μέθοδος για την υποστήριξη των επόμενης γενιάς ανιχνευτών βαρυτικών κυμάτων.
