การค้นหาใช้เพื่อตรวจสอบหลักฐานแรกของคลื่นความโน้มถ่วงที่เดินทางรอบจักรวาล คลื่นความโน้มถ่วงควรผ่านปริมาตรของเวลาอวกาศรอบโลกหรือไม่ ในทางทฤษฎี ลำแสงเลเซอร์จะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ น้อย ๆ เมื่อคลื่นผ่านผ่านไปเปลี่ยนระยะห่างระหว่างกระจกเงาเล็กน้อย เป็นที่น่าสังเกตว่าการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยนี้จะมีขนาดเล็ก มีขนาดเล็กมากในความเป็นจริงที่ LIGO ได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจจับความผันผวนของระยะทางที่น้อยกว่าหนึ่งในพันของความกว้างของ โปรตอน. นี่เป็นสิ่งที่น่าประทับใจ แต่มันอาจจะดีกว่า ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์คิดว่าพวกเขาพบวิธีเพิ่มความไวของ LIGO; ใช้คุณสมบัติควอนตัมที่แปลกประหลาดของโฟตอนเพื่อ“ บีบ” ลำแสงเลเซอร์เพื่อให้ได้ความไวที่เพิ่มขึ้น ...
LIGO ได้รับการออกแบบโดยผู้ทำงานร่วมกันจาก MIT และ Caltech เพื่อค้นหาหลักฐานเชิงสังเกตของคลื่นความโน้มถ่วงเชิงทฤษฎี คลื่นความโน้มถ่วงถูกคาดว่าจะแพร่กระจายไปทั่วทั้งจักรวาลเนื่องจากวัตถุขนาดใหญ่รบกวนเวลาว่าง ตัวอย่างเช่นหากหลุมดำสองหลุมชนกันและรวมกัน (หรือชนกันและระเบิดออกจากกัน) ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein คาดการณ์ว่าระลอกจะถูกส่งไปทั่วผืนผ้าของกาลอวกาศ เพื่อพิสูจน์ว่ามีคลื่นความโน้มถ่วงจำเป็นต้องสร้างหอสังเกตการณ์ประเภทต่าง ๆ โดยสิ้นเชิงไม่ใช่เพื่อสังเกตการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิด แต่เพื่อตรวจจับเส้นทางของการก่อกวนเหล่านี้ที่เดินทางผ่านโลกของเรา LIGO เป็นความพยายามในการวัดคลื่นเหล่านี้และด้วยต้นทุนการติดตั้งขนาดมหึมาที่ $ 365 ล้านมีแรงกดดันอย่างมากสำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกในการค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงแรกและแหล่งที่มาของมัน (สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ LIGO ดู “ การฟัง” สำหรับคลื่นความโน้มถ่วงเพื่อติดตามหลุมดำ) อนิจจาหลังจากหลายปีของวิทยาศาสตร์ไม่พบ นี่เป็นเพราะไม่มีคลื่นความโน้มถ่วงออกมาใช่ไหม? หรือ LIGO ไม่ไวพอหรือ
นักวิทยาศาสตร์ LIGO ตอบคำถามแรกอย่างรวดเร็ว: ต้องใช้เวลาในการรวบรวมข้อมูลนานขึ้น (ต้องมี "เวลาเปิดรับแสง" มากกว่าก่อนที่จะตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วง) นอกจากนี้ยังมีเหตุผลทางทฤษฎีที่แข็งแกร่งว่าทำไมคลื่นความโน้มถ่วงควรมีอยู่ คำถามที่สองคือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์จากสหรัฐอเมริกาและออสเตรเลียหวังว่าจะปรับปรุง บางที LIGO ต้องการการเพิ่มความไว
เพื่อให้เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงมีความอ่อนไหวมากขึ้น Nergis Mavalvala ผู้นำการวิจัยใหม่และนักฟิสิกส์ MIT ได้มุ่งเน้นไปที่ขนาดเล็กมากเพื่อช่วยตรวจจับขนาดใหญ่มาก เพื่อให้เข้าใจสิ่งที่นักวิจัยคาดหวังว่าจะประสบความสำเร็จจำเป็นต้องมีหลักสูตรความผิดพลาดสั้น ๆ ใน“ ความคลุมเครือ” ของควอนตัม
เครื่องตรวจจับเช่น LIGO ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงในการวัดการรบกวนในอวกาศ - เวลา เมื่อคลื่นความโน้มถ่วงเดินทางผ่านจักรวาลพวกมันทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในระยะห่างระหว่างสองตำแหน่งในอวกาศ (พื้นที่นั้นถูก“ แปรปรวน” โดยคลื่นเหล่านี้) แม้ว่า LIGO มีความสามารถในการตรวจจับการรบกวนน้อยกว่าหนึ่งในพันของความกว้างของโปรตอนมันจะดีมากหากได้รับความไวมากขึ้น แม้ว่าเลเซอร์นั้นมีความแม่นยำและไวต่อแสง แต่กำเนิดโฟตอนเลเซอร์ก็ยังคงถูกควบคุมด้วยการเปลี่ยนแปลงของควอนตัม ในขณะที่โฟตอนเลเซอร์ทำงานร่วมกับเครื่องวัดความต่างศักย์ไฟฟ้ามีระดับความคลุมเครือของควอนตัมหมายความว่าโฟตอนไม่ได้เป็นพินจุดแหลม แต่จะเบลอเล็กน้อยจากเสียงควอนตัม ในความพยายามที่จะลดเสียงรบกวนนี้ Mavalvala และทีมของเธอสามารถโฟตอนเลเซอร์ "บีบ" ได้
โฟตอนเลเซอร์มีสองปริมาณ: เฟสและแอมพลิจูด เฟสอธิบายตำแหน่งโฟตอนในเวลาและแอมพลิจูดอธิบายจำนวนโฟตอนในลำแสงเลเซอร์ ในโลกควอนตัมนี้ถ้าเลเซอร์แอมพลิจูดลดลง (ลบเสียงรบกวนบางส่วน); ความไม่แน่นอนของควอนตัมในระยะเลเซอร์จะเพิ่มขึ้น (เพิ่มเสียงรบกวน) มันเป็นการแลกเปลี่ยนที่เทคนิคการบีบใหม่นี้เป็นพื้นฐาน สิ่งที่สำคัญคือความแม่นยำในการวัดแอมพลิจูดไม่ใช่เฟสเมื่อพยายามตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงด้วยเลเซอร์
หวังว่าเทคนิคใหม่นี้สามารถนำไปใช้กับโรงงาน LIGO หลายล้านดอลลาร์ซึ่งอาจเพิ่มความไวของ LIGO 44%
“ความสำคัญของงานนี้คือมันบังคับให้เราต้องเผชิญหน้าและแก้ไขความท้าทายในทางปฏิบัติบางประการของการฉีดยาในสภาวะที่ถูกบีบอัดและมีหลายอย่าง ตอนนี้เราอยู่ในตำแหน่งที่ดีกว่ามากในการใช้การบีบในเครื่องตรวจจับระดับกิโลเมตรและจับคลื่นแรงโน้มถ่วงที่เข้าใจยาก.” - Nergis Mavalvala
ที่มา: Physorg.com
