Evrende dolaşan yerçekimi dalgalarının ilk kanıtını tespit etmek için araştırmalar devam ediyor. Bir yerçekimi dalgası Dünya'yı çevreleyen uzay-zaman hacminden geçerse, teoride lazer ışını, geçen dalga aynalar arasındaki mesafeyi biraz değiştirdiği için küçük bir değişiklik algılar. Bu küçük değişikliğin küçük olacağını belirtmek gerekir; o kadar küçük ki, LIGO, bir genişliğin binde birinden daha az bir mesafe dalgalanması tespit etmek için tasarlanmıştır proton. Bu etkileyici, ama daha iyi olabilir. Şimdi bilim adamları LIGO'nun hassasiyetini artırmanın bir yolunu bulduklarını düşünüyorlar; lazer ışını “sıkmak” için fotonun garip kuantum özelliklerini kullanın, böylece hassasiyette bir artış elde edilebilir…
LIGO, MIT ve Caltech'ten işbirlikçiler tarafından teorik yerçekimi dalgalarının gözlemsel kanıtlarını araştırmak için tasarlanmıştır. Kütleçekim dalgalarının, devasa nesnelerin uzay-zamanını bozması nedeniyle Evren'de yayıldığı düşünülmektedir. Örneğin, iki kara delik çarpışırsa ve birleşirse (veya çarpışıp birbirinden uzaklaştırılırsa), Einstein'ın genel görelilik teorisi, uzay-zaman dokusu boyunca bir dalgalanma gönderileceğini tahmin eder. Yerçekimi dalgalarının var olduğunu kanıtlamak için, kaynaktan elektromanyetik emisyonları gözlemlemek için değil, gezegenimizde dolaşan bu düzensizliklerin geçişini tespit etmek için tamamen farklı bir gözlemevi inşa edilmesi gerekiyordu. LIGO, bu dalgaları ölçme girişimidir ve 365 milyon dolarlık devasa bir kurulum maliyeti ile, tesisin ilk yerçekimi dalgasını ve kaynağını keşfetmesi için büyük bir baskı vardır (LIGO hakkında daha fazla bilgi için bkz. Yerçekimi Dalgalarının Kara Delikleri İzlemesi İçin “Dinleme”). Ne yazık ki, birkaç yıllık bilimden sonra, hiçbiri bulunamadı. Bunun nedeni dışarıda yerçekimi dalgaları olmadığı için mi? Yoksa LIGO yeterince hassas değil midir?
İlk soru LIGO bilim adamları tarafından hızlı bir şekilde cevaplanmaktadır: daha uzun bir veri süresi toplamak için daha fazla zamana ihtiyaç vardır (yerçekimi dalgaları tespit edilmeden önce daha fazla “maruz kalma süresi” olmalıdır). Yerçekimi dalgalarının var olması için güçlü teorik nedenler de vardır. İkinci soru, ABD ve Avustralya'dan bilim adamlarının gelişmeyi umduğu bir şey; belki LIGO'nun hassasiyette bir artışa ihtiyacı vardır.
Yerçekimi dalga dedektörlerini daha hassas hale getirmek için, bu yeni araştırmanın ve MIT fizikçisinin lideri Nergis Mavalvala, çok büyüklerin algılanmasına yardımcı olmak için çok küçüklere odaklandı. Araştırmacıların neyi başarmayı umduklarını anlamak için kuantum “bulanıklık” konusunda çok kısa bir çarpışma kursuna ihtiyaç vardır.
LIGO gibi dedektörler, uzay zamanındaki bozulmaları ölçmek için son derece hassas lazer teknolojisine bağlıdır. Yerçekimi dalgaları Evrende ilerledikçe, uzayda iki konum arasındaki mesafede küçük değişikliklere neden olurlar (uzay bu dalgalar tarafından etkin bir şekilde "çarpıtılır"). LIGO, bir proton genişliğinin binde birinden daha az bir bozulmayı tespit etme yeteneğine sahip olsa da, daha fazla hassasiyet elde edilirse harika olurdu. Lazerlerin doğası gereği doğru ve çok hassas olmasına rağmen, lazer fotonları hala kuantum dinamikleri tarafından yönetilmektedir. Lazer fotonlar interferometre ile etkileşime girdikçe, fotonun keskin bir iğne noktası olmadığı, ancak kuantum gürültüsü ile hafifçe bulanık olduğu anlamına gelen bir miktar kuantum bulanıklığı vardır. Bu gürültüyü azaltmak için Mavalvala ve ekibi lazer fotonlarını “sıkıştırabilir”.
Lazer fotonlar iki büyüklüğe sahiptir: faz ve genlik. Faz fotonların zaman içindeki konumunu ve genliği lazer ışınındaki fotonların sayısını tanımlar. Bu kuantum dünyasında, lazer genliği azalırsa (gürültünün bir kısmının giderilmesi); Lazer fazındaki kuantum belirsizlikleri artacaktır (biraz gürültü ekleyerek). Bu yeni sıkma tekniğinin dayandığı bu değiş tokuş. Önemli olan, lazerlerle yerçekimi dalgası tespit etmeye çalışırken, faz değil genlik ölçümünde doğruluktur.
Bu yeni tekniğin, milyonlarca dolarlık LIGO tesisine uygulanabileceği ve muhtemelen LIGO'nun hassasiyetini% 44 artıracağı umulmaktadır.
“Bu çalışmanın önemi, sıkılmış devlet enjeksiyonunun bazı pratik zorluklarıyla yüzleşmemize ve çözmemize zorlamasıdır. ” Artık kilometre ölçeği dedektörlerinde sıkma uygulamak ve zor yerçekimi dalgasını yakalamak için çok daha iyi konumdayız.” - Nergis Mavalvala.
Kaynak: Physorg.com
