Ученые достигли прорыва в изучении гравитационных волн

Этот новый метод позволяет увеличить количество очень маленьких флуктуаций в пространстве-времени, которые могут быть замечены Лазерной интерферометрической гравитационной волновой обсерваторией (LIGO). Благодаря этому, возрастает число столкновений нейтронных звезд и черных дыр, которые LIGO может обнаружить, пишет Pravda.Ru.

Этот успех открывает новые возможности для более глубокого изучения астрономических явлений. Гравитационные волны возникают при движении объектов с массой в пространстве. Объекты большей массы, такие как нейтронные звезды и черные дыры, создают более заметные гравитационные волны. Первое обнаружение гравитационных волн было сделано в 2015 году, и с тех пор наблюдения улучшились. Это по словам Ли Маккаллера, доцента физики Калифорнийского технологического института и одного из соавторов исследования.

LIGO регистрирует эти космические колебания через их воздействие на пространство-время. Эксперимент состоит из двух пересекающихся L-образных детекторов, каждый из которых имеет два плеча длиной 4 километра и два одинаковых лазерных луча внутри. Когда гравитационная волна проходит через Землю, она вызывает сжатие одного плеча и расширение другого, что приводит к небольшому изменению длины лазерных лучей, попадающих в детектор.

Однако такие искажения очень малы, обычно составляя всего несколько тысячных долей протона или нейтрона, поэтому LIGO должен быть очень чувствительным. Он сталкивается с шумом высокой и низкой частоты, который возникает от квантовых эффектов и колебаний зеркал соответственно. Этот шум ограничивает способность детектора обнаруживать различные типы гравитационных волн.

Физики использовали принцип неопределенности Гейзенберга, чтобы преодолеть квантовые ограничения. Этот принцип указывает на компромисс между измерением амплитуды и частоты света внутри LIGO. С помощью кристаллов, которые делают фотоны запутанными, они настроили свет таким образом, чтобы усилить одно из свойств, уменьшая неопределенность другого.

Этот подход, известный как «частотно-зависимое сжатие», позволяет снизить шум и повысить чувствительность LIGO без необходимости увеличивать мощность лазера или размер зеркал. Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Physical Review X.