Чувствительность обсерватории LIGO к гравитационным волнам повысили втрое
Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватории (LIGO) смогла повысить точность своих исследований, по самым скромным оценкам, более чем в два раза. Все благодаря ученым, которые придумали, как избежать раздражающего воздействия многочисленных квантовых шумов.
Охота за гравитационными волнами — филигранный процесс, и неудивительно, что он оказался под силу человечеству только в первой четверти XXI века. Разнесенные на огромные расстояния детекторы лабораторий должны уловить разницу в частоте идеально откалиброванных лазерных лучей, когда их задевает рябь пространства-времени. Проблема в том, что эта разница настолько крохотная, что малейшие помехи на квантовом уровне могут ее заглушить.
Перепроверяя наблюдения, как того требует элементарная научная «чистоплотность», ученые тем самым отбраковывают многие настоящие волны, которые никогда больше не повторятся. Но LIGO теперь обнаруживает в два раза больше гравитационных волн, чем буквально год назад, и не собирается останавливаться на достигнутом, совершенствуя свежеизобретенную методику.
Секрет успеха прост и одновременно сложен: его команде удалось придумать, как обойти шумы. Подавить постоянное «потрескивание» квантовых полей во время исследований ученым удалось благодаря изменению некоторых квантовых свойств используемого лабораторией света.
Инженеры добавили к детектору целую систему устройств, включающую несколько линз, зеркала, а также специальный кристалл. Все это для того, чтобы привести свет в «сжатое» состояние, плотно «утрамбовав» его волны. Тем самым остается гораздо меньше места на «мерцание», создающее разброд и шатание во время высокоточных измерений. Обкатка этой технологии, однако, заняла несколько лет.
Первый раз технология «сжатого света» была использована в LIGO в 2020 году, но тогда она сработала только для высокочастотных гравитационных волн (с низкочастотными все, наоборот, стало еще хуже). Лишь после доведения технологии до максимально доступного на сегодняшний день совершенства ситуация изменилась: количество обнаруженных гравитационных волн моментально почти удвоилось, а точность измерений выросла в три раза. Это позволит LIGO, как надеются ученые, увидеть не только слияния черных дыр, но даже моменты образования первых звезд.
