Gli scienziati dell'Australian National University (ANU) hanno trovato un modo per rilevare meglio tutte le collisioni di buchi neri di massa stellare nell'universo.

I buchi neri di massa stellare sono formati dal collasso gravitazionale di una stella. Le loro collisioni sono alcuni degli eventi più violenti dell'universo, creando onde gravitazionali o increspature nello spazio-tempo.

Queste increspature sono minuscole e rilevate utilizzando interferometri laser. Fino ad ora, molti segnali sono stati soffocati dal cosiddetto rumore quantico sulla luce laser che spinge gli specchi dell'interferometro laser intorno, rendendo le misurazioni confuse o imprecise.

Il nuovo metodo dei ricercatori, chiamato "spremitura, " smorza il rumore quantistico rendendo le misurazioni più precise, con i risultati pubblicati in Fotonica della natura .

La svolta sarà fondamentale per i rivelatori di prossima generazione, che dovrebbero essere online entro i prossimi 20 anni.

Uno dei ricercatori coinvolti, Dottor Robert Ward, ha detto che ulteriori esperimenti erano in preparazione per confermare la prova del concetto del team per un nuovo dispositivo per smorzare l'effetto del rumore quantistico.

"I rilevatori utilizzano particelle di luce chiamate fotoni provenienti da un raggio laser per rilevare il cambiamento di posizione di specchi ampiamente separati, " ha detto il dottor Ward, dalla ANU Research School of Physics e dall'ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav).

"Però, i rivelatori sono così sensibili che solo la variabilità quantistica casuale nel numero di fotoni può disturbare gli specchi abbastanza da mascherare il movimento indotto dalle onde".

I ricercatori hanno dimostrato che la spremitura riduce questa variabilità, rendendo i rilevatori più sensibili.

I rivelatori dell'Advanced Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) negli Stati Uniti e il rivelatore dell'European Gravitational Observatory in Italia chiamato Virgo hanno rilevato la fusione di due buchi neri, la collisione di due stelle di neutroni e forse anche un buco nero che mangia una stella di neutroni.

ANU svolge un ruolo di primo piano nella partnership dell'Australia con LIGO. Altri membri del team di quantum squeezer includono il professor David McClelland, dottorato di ricerca lo studioso Min Jet Yap e il dottor Bram Slagmolen.

"Gli 'spremiagrumi quantistici' che abbiamo progettato all'ANU insieme ad altri aggiornamenti per gli attuali rilevatori LIGO hanno notevolmente migliorato le loro capacità di rilevamento, " ha detto il dottor Slagmolen.

Yap ha affermato che l'ultimo esperimento dimostra che gli scienziati possono annullare altri rumori quantistici che possono influenzare le capacità di rilevamento dei rilevatori.

"I rivelatori LIGO di nuova generazione avranno la capacità di rilevare ogni esplosione di buchi neri nell'universo in un dato momento, " Egli ha detto.

Il team di LIGO prevede di progettare e costruire gli spremiagrumi quantistici aggiornati entro i prossimi anni. I nuovi dispositivi potrebbero essere adattati agli attuali rilevatori LIGO, consentendo agli scienziati di rilevare molti più eventi violenti molto più lontano nell'universo.