Una visualizzazione di una simulazione di supercomputer della fusione di buchi neri che inviano onde gravitazionali. Credito:NASA/C. Henze
Gli scienziati delle onde gravitazionali dell'Università dell'Australia occidentale hanno guidato lo sviluppo di un nuovo sensore in modalità laser con una precisione senza precedenti che verrà utilizzato per sondare l'interno delle stelle di neutroni e testare i limiti fondamentali della relatività generale.
Il dott. Aaron Jones, ricercatore associato del Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav-UWA) dell'UWA, ha affermato che l'UWA ha coordinato una collaborazione globale di esperti di onde gravitazionali, metasuperficie e fotonica per aprire la strada a un nuovo metodo per misurare le strutture della luce chiamato "automodi".
"I rilevatori di onde gravitazionali come LIGO, Virgo e KAGRA immagazzinano un'enorme quantità di potenza ottica e diverse coppie di specchi vengono utilizzate per aumentare la quantità di luce laser immagazzinata lungo le enormi braccia del rilevatore", ha affermato il dott. Jones.
"Tuttavia, ciascuna di queste coppie ha piccole distorsioni che disperdono la luce dalla forma perfetta del raggio laser, che può causare un rumore eccessivo nel rivelatore, limitando la sensibilità e portando il rivelatore offline.
"Volevamo testare un'idea che ci permettesse di ingrandire il raggio laser e cercare le piccole "oscillazioni" di potenza che possono limitare la sensibilità dei rivelatori".
Il Dr. Jones ha affermato che un problema simile si incontra nell'industria delle telecomunicazioni, dove gli scienziati stanno studiando modi per utilizzare più automodi per trasportare più dati lungo le fibre ottiche.
"Gli scienziati delle telecomunicazioni hanno sviluppato un modo per misurare gli automodi usando un semplice apparato, ma non è abbastanza sensibile per i nostri scopi", ha detto. "Abbiamo avuto l'idea di utilizzare una metasuperficie, una superficie ultrasottile con uno schema speciale codificato in una dimensione della lunghezza d'onda inferiore, e abbiamo contattato i collaboratori che potrebbero aiutarci a realizzarne una."
La configurazione proof-of-concept sviluppata dal team era oltre mille volte più sensibile dell'apparato originale sviluppato dagli scienziati delle telecomunicazioni e ora i ricercatori cercheranno di tradurre questo lavoro in rilevatori di onde gravitazionali.
Chunnong Zhao, capo investigatore dell'OzGrav-UWA, ha affermato che lo sviluppo è un altro passo avanti nel rilevamento e nell'analisi delle informazioni trasportate dalle onde gravitazionali, consentendoci di osservare l'universo in modi nuovi.
"Risolvere il problema del rilevamento modale nei futuri rivelatori di onde gravitazionali è essenziale se vogliamo comprendere l'interno delle stelle di neutroni e promuovere la nostra osservazione dell'universo in un modo mai possibile prima", ha affermato il professor Zhao.
Lo studio è stato accettato per la pubblicazione in Physical Review A . + Esplora ulteriormente
