En visualisering av en superdatorsimulering av sammanslagna svarta hål som skickar ut gravitationsvågor. Kredit:NASA/C. Henze
Gravitationsvågsforskare från University of Western Australia har lett utvecklingen av en ny laserlägessensor med oöverträffad precision som kommer att användas för att undersöka neutronstjärnornas inre och testa grundläggande gränser för allmän relativitet.
Forskningsassistent från UWA:s Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav-UWA) Dr. Aaron Jones sa att UWA koordinerade ett globalt samarbete mellan gravitationsvågs-, metasytor- och fotonikexperter för att vara pionjär med en ny metod för att mäta strukturer av ljus som kallas "egenmoder."
"Gravitationsvågsdetektorer som LIGO, Jungfrun och KAGRA lagrar enorma mängder optisk kraft och flera par speglar används för att öka mängden laserljus som lagras längs detektorns massiva armar," sa Dr. Jones.
"Men vart och ett av dessa par har små förvrängningar som sprider ljus bort från den perfekta formen på laserstrålen, vilket kan orsaka för mycket brus i detektorn, begränsa känsligheten och ta detektorn offline.
"Vi ville testa en idé som skulle låta oss zooma in på laserstrålen och leta efter de små "vickorna" i kraft som kan begränsa detektorernas känslighet."
Dr Jones sa att ett liknande problem påträffas i telekomindustrin där forskare undersöker sätt att använda flera egenmoder för att transportera mer data ner i optiska fibrer.
"Telekomforskare har utvecklat ett sätt att mäta egenmoden med en enkel apparat, men det är inte tillräckligt känsligt för våra syften", sa han. "Vi hade idén att använda en metayta - en ultratunn yta med ett speciellt mönster kodat i sub-våglängdsstorlek - och nådde ut till medarbetare som kunde hjälpa oss att göra en."
Den proof-of-concept-uppställning som laget utvecklade var över tusen gånger känsligare än den ursprungliga apparaten som utvecklats av telekomforskare och forskarna kommer nu att försöka översätta detta arbete till gravitationsvågsdetektorer.
OzGrav-UWA chefsutredare docent Chunnong Zhao sa att utvecklingen är ytterligare ett steg framåt för att upptäcka och analysera information som bärs av gravitationsvågor, vilket gör att vi kan observera universum på nya sätt.
"Att lösa lägesavkänningsproblemet i framtida gravitationsvågsdetektorer är avgörande om vi ska förstå neutronstjärnornas insida och främja vår observation av universum på ett sätt som aldrig tidigare varit möjligt," sa docent Zhao.
Studien har godkänts för publicering i Physical Review A . + Utforska vidare
