Sammenpresset lyskilde for at gøre gravitationsbølgedetektoren endnu mere følsom

Et team af forskere fra Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute; AEI) i Hannover og fra Institute for Gravitational Physics ved Leibniz Universität Hannover har udviklet en avanceret klemt lyskilde til gravitationsbølgedetektoren Jomfruen nær Pisa. Nu, Hannover-forskerne har leveret opsætningen, installerede det, og overrakte den til deres Jomfru-kolleger. Fra efteråret 2018 vil Jomfruen bruge den sammenpressede lyskilde til at lytte til Einsteins gravitationsbølger sammen med det verdensomspændende netværk af detektorer med højere følsomhed end nogensinde før.

"Den tysk-britiske gravitationsbølgedetektor GEO600 nær Hannover har rutinemæssigt brugt en klemt lyskilde siden 2010. Det har øget den del af universet, som GEO600 lytter til, med en faktor på op til fire, " siger prof. Karsten Danzmann, direktør ved AEI Hannover og direktør for Institut for Gravitationsfysik ved Leibniz Universität Hannover. "Udviklingen og perfektionen af ​​den banebrydende teknologi er endnu et vellykket kapitel i GEO600's historie, takket være gravitationsbølgeforskning."

Både amerikanske LIGO-instrumenter og Jomfru-detektoren baseret i Toscana er i øjeblikket ved at blive opgraderet og forbedret som forberedelse til den næste fælles observationskørsel "O3", som er planlagt til at starte i efteråret 2018.

O3 forventes at indlede fuldskala gravitationsbølgeastronomi gennem et stort antal yderligere gravitationsbølgedetekteringer fra sammensmeltede binære sorte huller og yderligere signaler fra sammensmeltende neutronstjernepar.

Til dette formål, Jomfruen har nu modtaget en værdifuld tilføjelse fra Hannover:Et setup kaldet en squeezed-light source forventes at øge Jomfruens følsomhed betydeligt fra begyndelsen af ​​O3. Den specialfremstillede enhed er et permanent lån af AEI til Jomfruen og er værd omkring 400,- 000 euro.

Følsomheden af ​​alle interferometriske gravitationsbølgedetektorer (LIGO, Jomfruen, og GEO600) til rumtidens krusninger fra store kosmiske begivenheder er fundamentalt begrænset af kvantemekaniske effekter. De forårsager en baggrundsstøj, som overlapper med gravitationsbølgesignalet, der måles med laserlys.

"Denne baggrundsstøj er til stede selv i fuldstændig mørke og kan aldrig fjernes helt. Men vi kan ændre dens egenskaber – vi kalder det klemning – sådan at den forstyrrer tyngdebølgemålingen mindre, " siger Dr. Henning Vahlbruch og Dr. Moritz Mehmet fra AEI Hannover. De har bygget og den sammenpressede lyskilde og installeret den ved Jomfru-detektoren. "På en måde, vores enhed skaber en slags mørke, der er bedre end naturen normalt tillader. Med denne forbedrede baggrundsstøj kan vi øge detektorernes følsomhed."

Følsomheden af ​​alle interferometriske gravitationsbølgedetektorer kan kun øges yderligere i fremtiden ved brug af lignende kilder med klemt lys. Planlagte tredjegenerationsdetektorer som Einstein-teleskopet vil også afhænge af denne teknologi.