En banbrytande detektor som syftar till att använda kvarts för att fånga högfrekventa gravitationsvågor har byggts av forskare vid ARC Center of Excellence for Dark Matter Particle Physics (CDM) och University of Western Australia.

Under de första 153 driftdagarna två händelser upptäcktes som kunde, i princip, vara högfrekventa gravitationsvågor, som inte har spelats in av forskare tidigare.

Sådana högfrekventa gravitationella vågor kan ha skapats av ett ursprungligt svart hål eller ett moln av partiklar av mörk materia.

Resultaten publicerades denna månad i Fysiska granskningsbrev i en artikel med titeln "Rare Events Detected with a Bulk Acoustic Wave High Frequency Gravitational Wave Antenna."

Gravitationsvågor förutspåddes ursprungligen av Albert Einstein, som teoretiserade att förflyttning av astronomiska föremål kan orsaka vågor av rymdtidskurvatur att sippra genom universum, nästan som vågorna orsakade av stenar tappade ner i en platt damm. Denna förutsägelse bevisades 2015 genom den första upptäckten av en gravitationell vågsignal.

Forskare tror att lågfrekventa gravitationella vågor orsakas av att två svarta hål snurrar och smälter in i varandra eller en stjärna försvinner i ett svart hål.

Sedan dess, en ny era av gravitationsvågforskning har börjat men den nuvarande generationen av aktiva detektorer har stark känslighet för endast lågfrekventa signaler; upptäckten av högfrekventa gravitationsvågor har förblivit en outforskad och extremt utmanande front inom astronomi. Trots mest uppmärksamhet åt lågfrekventa gravitationella vågor, det finns också ett stort antal teoretiska förslag för högfrekventa GW -källor, till exempel, ur -svarta hål.

Den nya detektorn som designats av forskargruppen vid CDM för att plocka upp högfrekventa gravitationsvågor är byggd kring en kvarts kristall bulk akustisk vågresonator (BAW). I hjärtat av denna enhet finns en kvartskristallskiva som kan vibrera vid höga frekvenser på grund av akustiska vågor som färdas genom dess tjocklek. Dessa vågor inducerar sedan elektrisk laddning över enheten, som kan detekteras genom att placera ledande plattor på kvartsskivans yttre ytor.

BAW -enheten var ansluten till en supraledande kvantinterferensanordning, känd som SQUID, som fungerar som en extremt känslig förstärkare för lågspänningssignalen från kvarts BAW. Denna enhet placerades i flera strålningssköldar för att skydda den från avlägsna elektromagnetiska fält och kyldes till en låg temperatur för att möjliggöra akustiska vibrationer av kvartskristall som kan detekteras som stora spänningar med hjälp av SQUID -förstärkaren.

Laget, som inkluderade Dr. Maxim Goryachev, Professor Michael Tobar, William Campbell, Ik Siong Heng, Serge Galliou och professor Eugene Ivanov kommer nu att arbeta för att bestämma signalens art, potentiellt bekräftar detektering av högfrekventa gravitationsvågor.

Herr Campbell sa att en gravitationell våg bara är en möjlig kandidat som upptäcktes, men andra förklaringar till resultatet kan vara närvaron av laddningspartiklar eller mekanisk spänningsuppbyggnad, en meteorhändelse eller en intern atomprocess. Det kan också bero på att en mycket hög massa mörka materialkandidater interagerar med detektorn.

"Det är spännande att denna händelse har visat att den nya detektorn är känslig och ger oss resultat, men nu måste vi avgöra exakt vad dessa resultat betyder, "Sa Campbell.

"Med detta arbete, vi har visat för första gången att dessa enheter kan användas som mycket känsliga gravitationella vågdetektorer. Detta experiment är ett av bara två som för närvarande är aktiva i världen som söker efter högfrekventa gravitationsvågor vid dessa frekvenser och vi har planer på att utöka vår räckvidd till ännu högre frekvenser, där inga andra experiment har tittat tidigare. Utvecklingen av denna teknik kan potentiellt ge den första upptäckten av gravitationella vågor vid dessa höga frekvenser, ger oss ny inblick i detta område av gravitationell vågastronomi.

"Nästa generation av experimentet kommer att innebära att man bygger en klon av detektorn och en muondetektor som är känslig för kosmiska partiklar. Om två detektorer hittar närvaron av gravitationella vågor, det blir riktigt spännande, " han sa.