Der Nobelpreis für Physik 2017 wurde für die erste Aufzeichnung von Gravitationswellen in der Geschichte der Menschheit verliehen. Die Eröffnung erfolgte durch die Kooperationen LIGO und VIRGO. Seitdem haben Wissenschaftler Dutzende von Raum-Zeit-Störungen als Echos von den Wechselwirkungen entfernter Weltraumobjekte wie Schwarzen Löchern und Neutronensternen aufgezeichnet. Die neue Entdeckung wird die Häufigkeit der Registrierung von Gravitationswellen von einem pro Woche auf mehrere Ereignisse pro Tag erhöhen.
Der LIGO-Komplex arbeitet als ein System von Laserstrahlen-Interferenzspiegeln im Hochvakuum. Gravitationswellen dehnen und komprimieren die Raumzeit um die Installation herum, wodurch sich die Zeit des Strahlendurchgangs ändert und Sie eine Störung registrieren können. Die Abweichung im Flug der Strahlen ist viel geringer als die Breite des Protons. Dies kann nur an einem sehr, sehr empfindlichen Gerät behoben werden. Die neue Studie verspricht, den Geräuschpegel der reflektierenden Spiegel der Anlage zu halbieren, wodurch das Volumen des erforschten Raums um das Achtfache erhöht wird.
Wissenschaftliche Arbeiten zur Reduzierung des Rauschpegels der LIGO-Spiegel wurden in Zusammenarbeit zwischen dem Caltech, der Colorado State University, der University of Montreal und der Stanford University durchgeführt, deren Synchrotron am SLAC National Accelerator Laboratory zur Charakterisierung von Beschichtungen verwendet wurde. Jeder 40-Kilogramm-Spiegel (vier davon in jedem Detektor der beiden LIGO-Observatorien) ist mit reflektierenden Materialien beschichtet, die Glas in einen Spiegel verwandeln. Spiegel reflektieren Laserstrahlen, die auf übertragene Gravitationswellen empfindlich sind.
Das Problem ist, dass Beschichtungen, die Spiegel reflektierend machen, auch zu einem Hintergrundrauschen im Instrument führen können, das die interessierenden Gravitationswellensignale maskiert. Eine neue Studie des LIGO-Teams beschreibt eine neue Art von Titanoxid- und Germaniumoxid-Spiegelbeschichtung und zeigt, wie sie Hintergrundgeräusche in LIGO-Spiegeln reduzieren kann.
Die neue Abdeckung kann für den fünften LIGO-Beobachtungszyklus verwendet werden, der Mitte des Jahrzehnts im Rahmen des Advanced LIGO Plus-Programms beginnen wird. Der vierte LIGO-Beobachtungszyklus, der letzte im Rahmen des Advanced LIGO-Programms, soll im Sommer 2022 beginnen und wird die neu entdeckte Upgrade-Möglichkeit nicht nutzen.
2021-10-02 16:54:29
Autor: Vitalii Babkin