LIVINGSTON, La.-건물에서 약 1.6km 정도 떨어져있어 우주에서 볼 수 있기 때문에 도로 위의 모든 차량이 기어가는 속도가 느려집니다. 운전자는 10mph (16km / h)의 속도 제한을 매우 중요하게 생각합니다. 건물에 시도 된 가장 작은 규모의 천체 진동을 찾아내는 거대한 검출기가 있기 때문입니다. 당연히 지나가는 자동차의 울퉁불퉁 한 것에서부터 지구 반대편의 자연 재해에 이르기까지 주변의 모든 진동에 민감합니다.
결과적으로, LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) 검출기 중 하나에서 일하는 과학자들은 모든 잠재적 인 소음원을 찾아 제거하기 위해 특별한 길이로 가야합니다. 지구상에서 가장 "침묵적인"진동 지점을 만들기 위해 진동을 최소화하는 4 중 진자 시스템에서 장비를 정지시키기까지했습니다.
루이지애나 주 LIGO 검출기의 검출기 엔지니어링 그룹 리더 인 Janeen Romie는“모든 것이 소음 사냥에 관한 것”이라고 말했다.
LIGO 물리학 자들이 왜 소음을 제거하고 지구상에서 가장 진동이없는 장소를 만드는 데 집착 하는가? 이를 이해하려면 중력파가 무엇이며 LIGO가 처음에 어떻게이를 감지하는지 알아야합니다. 일반적인 상대성 이론에 따르면, 공간과 시간은 아인슈타인이 시공간이라고 부르는 동일한 연속체의 일부입니다. 그리고 시공간에서, 거대한 물체를 빠르게 가속 시키면 중력파가 생길 수 있는데, 이는 자갈이 연못 표면에 떨어질 때 바깥으로 방사되는 잔물결처럼 보이며,이 파동은 코스모스 자체의 직물의 신축과 수축을 나타냅니다.
측정 장치가 동일한 변화를 경험할 때 시공간 자체의 변화를 어떻게 측정합니까? 독창적 인 솔루션은 간섭계로 알려져 있습니다. 그것은 중력파가 수직 방향으로 수축하면서 공간 방향을 한 방향으로 확장한다는 사실에 의존합니다. 물 위의 부표를 생각하십시오. 지구를 가로 질러 방사하는 중력파의 경우, 모든 것이 상하가 아닌 약간 앞뒤로 진동합니다.
LIGO의 검출기는 레이저 광원, 빔 스플리터, 여러 거울 및 광 검출기로 구성됩니다. 빛은 레이저를 떠나 빔 스플리터 (beamsplitter)에 의해 두 개의 수직 빔으로 분할 된 다음 간섭계의 팔 아래에서 동일한 거리를 두 개의 거울로 이동하여 빛이 팔 아래로 반사됩니다. 두 빔은 검출기를 때리며 반사 미러 중 하나의 반대편에 위치합니다. 중력파가 간섭계를 통과 할 때 한쪽 팔은 한쪽 방향으로 공간을 늘리면서 다른 쪽 방향으로 압축하면서 한쪽 팔을 약간 더 길게, 다른 쪽 팔을 약간 짧게 만듭니다. 탐지기. LIGO의 웹 사이트에 따르면, LIGO의 감도 수준은 "가장 가까운 별 (약 4.2 광년)까지의 거리를 사람의 머리카락보다 작은 정확도로 측정하는 것과 같습니다".
LIGO의 광 역학 또는 빛과 기계 시스템의 상호 작용을 연구하는 Carl Blair 박사는 머리카락의 폭파를 감지하기 위해 과학자들은이 미세 조정 된 설정에 대한 잠재적 인 방해 요소를 제거하기 위해 극도로 노력하고 있다고 말했다.
시작하기 위해 2.5 마일 (4km) 길이의 암은 세계에서 가장 완벽한 진공 중 하나입니다. 즉, 분자가 거의 없으므로 빔의 경로를 방해 할 수있는 것은 없습니다. 또한 검출기는 데이터의 교란을 측정하고 제거하는 모든 종류의 장치 (진도 계, 자력계, 마이크 및 감마선 검출기)로 둘러싸여 있습니다.
Blair는 중력파 신호를 방해하거나 잘못 해석 할 수있는 모든 것을 찾아서 제거해야한다고 Blair는 말했다. 여기에는 감지기 자체의 결함 (소음이라고 함) 또는 기기에서 포착되는 비 천체 물리적 교란 (글리치)이 포함됩니다. 물리학자는 탐지기의 거울을 구성하는 원자의 진동과 전자 장치의 전류의 무작위 변동을 고려해야합니다. 더 큰 규모의 결함은 지나가는화물 열차에서 목 마른 까마귀에 이르기까지 모든 것이 될 수 있습니다.
그리고 고장은 정말 까다로울 수 있습니다. Arnaud Pele는 LIGO의 검출기 엔지니어링 팀에 합류했을 때 특히 성가신 방해가 발생하는 위치를 알아내는 작업을 수행했습니다. 중력파 검출기 주변의지면 운동을 측정하는 기기는 끊임없이 스파이크를 등록하고 아무도 없었습니다. 이유를 알았습니다. 몇 달 동안 썰매 타기 후, 그는 범인을 발견했습니다. 환기 시스템에서 땅과 기계식 스프링 사이에 묵직한 암석이 놓여있었습니다. 바위 때문에 스프링으로 인해 인공 호흡기의 진동이 탐지기에 표시되지 않아 미스테리 신호가 발생합니다. 펠레 부사장은“탐정적인 일을하는 것은 정말 재미있는 일이다. "대부분 간단한 솔루션입니다." 우주의 먼 곳에서 발생하는 무한한 작은 진동을 찾기 위해 실제 작업은 지구로 내려갈 수 있습니다.
LIGO 협력 멤버는 루이지애나 (Louisiana)와 워싱턴 (Hanford)에 하나, 이탈리아에 3 분의 1이있다. "실제라면 모든 검출기에서 동일하게 보여야한다"고 말했다. MIT의 물리학 조교수 살바토레 비탈 레 화물 열차 또는 스프링 아래에있는 바위라면 세 개의 탐지기 중 하나에 만 나타납니다.
이러한 모든 도구와 매우 정교한 알고리즘을 통해 과학자들은 신호가 실제로 중력 파일 가능성을 정량화 할 수 있습니다. 주어진 탐지에 대해 잘못된 경보 비율을 계산하거나 정확한 신호가 우연히 나타날 수도 있습니다. 예를 들어 올 여름 초에 발생한 사건 중 하나는 20 만 년 동안 한 번 미만의 잘못된 경보 발생률을 보여 매우 매력적인 후보가되었습니다. 그러나 최종 판결이 나올 때까지 기다려야합니다.
이 기사의보고는 National Science Foundation의 보조금으로 부분적으로 지원되었습니다.
