UC Riverside telah mengembangkan teknologi yang memungkinkan para ilmuwan untuk mengintip lebih dalam ke alam semesta.
Ilmu gelombang gravitasi berada di ambang batas langkah besar ke depan, berkat terobosan instrumentasi baru yang dipimpin oleh fisikawan Jonathan Richardson di University of California, Riverside. Dalam sebuah studi yang diterbitkan di OptikPara peneliti menggambarkan penciptaan dan pengujian frosy yang berhasil, prototipe skala penuh yang dirancang untuk mengontrol permukaan gelombang laser dalam daya yang sangat tinggi dalam mengamati gelombang gravitasi interferometer laser (Ligo).
Ligo adalah fasilitas yang pertama kali mengkonfirmasi keberadaannya Gelombang gravitasiRiak di ruang yang diproduksi oleh benda -benda besar yang diperselesir seperti menggabungkan lubang hitam. Penemuan ini memberikan bukti kunci dalam mendukung teori relativitas Einstein. Observatorium tergantung pada dua interferometer laser sepanjang 4 kilometer di Washington dan Louisiana untuk menangkap sinyal samar ini, memberi para ilmuwan cara baru untuk mempelajari lubang hitam, kosmologi, dan fisika bahan ekstrem.
Inti dari upaya ini adalah Ligo's Mirrors, yang berada di peringkat di antara komponen optik paling halus di dunia. Setiap cermin adalah 34 cm, ketebalan 20 cm, dan beratnya sekitar 40 kg. Mereka harus tetap sepenuhnya stabil untuk mendaftarkan distorsi dalam waktu sekecil seribu lebar proton. Bahkan getaran sekecil apa pun atau kebisingan lingkungan dapat mengaburkan sinyal halus dari gelombang gravitasi yang lewat.
“Di jantung inovasi kami adalah perangkat optik adaptif baru yang dirancang untuk membentuk kembali permukaan cermin ligo utama di bawah kekuatan laser yang melebihi 1 megawatt – lebih dari satu miliar kali lebih kuat dari indikator laser khas dan hampir lima kali ligo yang digunakan oleh Ligo hari ini,” kata Richardson, asisten fisik dan astronom. “Teknologi ini membuka jalan baru untuk masa depan astronomi gelombang gravitasi. Ini adalah langkah penting menuju memungkinkan generasi detektor berikutnya seperti Cosmic Explorer, yang akan terlihat lebih dalam ke alam semesta daripada sebelumnya.”
Apakah seseorang mengatakan Frosti?
Frosy, kependekan dari iradiator jenis permukaan depan, adalah sistem kontrol gelombang presisi yang menangkal distorsi yang disebabkan oleh pemanasan laser yang intens dalam ligo optik. Tidak seperti sistem yang ada, yang hanya dapat membuat penyesuaian kasar, frosy menggunakan sistem proyeksi termal yang canggih untuk membuat koreksi tingkat tinggi yang disesuaikan. Ini sangat penting untuk keakuratan yang dibutuhkan di detektor di masa depan.
Terlepas dari nama es, Frosti bekerja dengan hati -hati -memanaskan permukaan cermin, tetapi dengan cara yang mengembalikannya ke bentuk optik aslinya. Menggunakan radiasi termal, ini menciptakan pola panas khusus yang menghaluskan distorsi tanpa memperkenalkan kebisingan berlebihan yang dapat meniru gelombang gravitasi.
Mengapa itu penting
Gelombang gravitasi pertama kali terdeteksi oleh LIGO pada tahun 2015, meluncurkan era baru dalam astronomi. Tetapi untuk sepenuhnya membuka kunci potensi mereka, detektor di masa depan harus dapat mengamati peristiwa lebih lanjut dengan kejelasan yang lebih besar.
“Itu berarti mendorong batas pada kekuatan laser dan ketepatan tingkat kuantum,” kata Richardson. “Masalahnya adalah, meningkatkan daya laser cenderung menghancurkan status kuantum halus yang kami andalkan untuk meningkatkan kejelasan sinyal. Teknologi baru kami telah menyelesaikan ketegangan ini dengan memastikan optik masih tidak terdistorsi, bahkan pada tingkat kekuatan megawatt.”
Teknologi ini akan membantu memperluas pandangan gelombang gravitasi alam semesta dengan Faktor 10, berpotensi memungkinkan para astronom untuk mendeteksi jutaan orang lubang hitam Dan Bintang neutron Merger melintasi kosmos dengan kesetiaan yang tak tertandingi.
Nantikan: Ligo A# dan Cosmic Explorer
Frosti diharapkan memainkan peran penting dalam LIGO A#, peningkatan yang direncanakan yang akan berfungsi sebagai pathfinder untuk generasi berikutnya dari observatorium yang dikenal sebagai Cosmic Explorer. Sementara prototipe saat ini diuji di cermin ligo 40 kg, teknologi ini dapat dikeluarkan dan pada akhirnya akan disesuaikan dengan cermin 440-kg yang dibayangkan untuk Cosmic Explorer.
“Prototipe saat ini hanyalah permulaan,” kata Richardson. “Kami telah merancang versi baru yang mampu memperbaiki distorsi optik yang lebih kompleks. Ini adalah fondasi R&D selama 20 tahun ke depan astronomi gelombang gravitasi.”
Reference: “The next generation of wave wave actuator demonstration for detection of gravitational waves” by Aidan Brooks, Shane Levin, Cynthia Liang, Luis Martin Gutierrez, Michael Padilla, Jonathan W. Richardson, Liu Tao, Peter Carney, Aiden Wilkin, Luke Johnson, Huy, Huy Tuo, Peter Carney, Aiden, Aiden Wilkin, Luke Johnson, Huy, Huy Tuo, Huy Tuong, Aiden Wilkin, Luke Johnson, Huy Huy Xuesi MA, 19 Oktober 2025, Optik.
Dua: 10.1364/optik.567608
Richardson bergabung dengan penelitian oleh para ilmuwan di UCR, DENGANdan Caltech.
Penelitian ini didanai oleh hibah untuk Richardson dari National Science Foundation.
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan Buletin ScitechDaily.
NewsRoom.id
