우주를 돌아 다니는 중력파의 첫 번째 증거를 발견하기위한 연구가 계속되고있다. 중력파가 지구를 둘러싼 시공간의 양을 통과해야한다면 이론에 의하면 통과하는 파가 거울 사이의 거리를 약간 변경함에 따라 레이저 빔은 작은 변화를 감지합니다. 이 작은 변화는 작을 것입니다. 실제로 LIGO는 너비의 1/1000 미만의 거리 변동을 감지하도록 설계되었습니다. 양성자. 이것은 인상적이지만 더 나을 수 있습니다. 이제 과학자들은 LIGO의 감도를 높이는 방법을 찾았다 고 생각합니다. 레이저 빔을 "압착"하기 위해 광자의 이상한 양자 특성을 사용하여 감도를 높일 수 있습니다.
LIGO는 이론적 중력파의 관측 증거를 찾기 위해 MIT와 Caltech의 협력자들에 의해 설계되었습니다. 거대한 물체가 시공간을 방해 할 때 중력파가 우주 전체에 전파되는 것으로 생각됩니다. 예를 들어, 두 개의 블랙홀이 충돌 및 병합 (또는 충돌 및 블 래스팅) 된 경우 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 시공간 구조 전체에 리플이 전송 될 것으로 예측합니다. 중력파가 존재 함을 증명하기 위해, 소스로부터 전자기 방출을 관찰하는 것이 아니라 지구를 통과하는 이러한 섭동의 통과를 감지하기 위해 완전히 다른 유형의 관측소를 건설해야했습니다. LIGO는 이러한 파동을 측정하려는 시도이며, 3 천 9 백만 달러의 거대한 설치 비용으로 시설이 첫 번째 중력파와 그 근원을 발견해야한다는 엄청난 압력이 있습니다 (LIGO에 대한 자세한 내용은 참조). 블랙홀을 추적하기위한 중력파의 "듣기"). 아아, 몇 년간의 과학 연구 끝에는 아무것도 발견되지 않았습니다. 중력파가 없기 때문에 이것이 있습니까? 아니면 LIGO가 단순히 민감하지 않습니까?
첫 번째 질문은 LIGO 과학자들이 신속하게 답변합니다. 더 긴 기간의 데이터를 수집하려면 더 많은 시간이 필요합니다 (중력파가 감지되기 전에 더 많은“노출 시간”이 필요함). 중력파가 존재해야하는 강력한 이론적 이유도 있습니다. 두 번째 질문은 미국과 호주의 과학자들이 개선하기를 희망하는 것입니다. 아마도 LIGO는 감도를 높여야합니다.
중력파 탐지기를보다 민감하게 만들기 위해이 새로운 연구 및 MIT 물리학 자의 Nergis Mavalvala 리더는 매우 큰 탐지를 돕기 위해 매우 작은 것에 초점을 맞추 었습니다. 연구자들이 달성하고자하는 것을 이해하기 위해서는 양자 "푸 지니스"에 대한 매우 간단한 충돌 과정이 필요합니다.
LIGO와 같은 검출기는 시공간의 섭동을 측정하기 위해 매우 정확한 레이저 기술에 의존합니다. 중력파는 우주를 통과 할 때 공간의 두 위치 사이의 거리에 작은 변화를 일으킨다 (이 파에 의해 공간이 효과적으로 뒤틀리고 있음). LIGO는 양성자의 폭의 천분의 1보다 작은 섭동을 감지 할 수 있지만 더 많은 감도가 얻어지면 큰 영향을 미칩니다. 레이저는 본질적으로 정확하고 매우 민감하지만 레이저 광자는 여전히 양자 역학에 의해 지배됩니다. 레이저 광자들이 간섭계와 상호 작용함에 따라, 양자 포지가 어느 정도 존재한다는 것은 광자가 날카로운 핀 포인트가 아니라 양자 잡음에 의해 약간 흐려짐을 의미한다. 이 소음을 줄이기 위해 Mavalvala와 그녀의 팀은 레이저 광자를“압착”할 수있었습니다.
레이저 광자는 위상과 진폭의 두 가지 수량을 갖습니다. 위상은 시간의 광자 위치를 설명하고 진폭은 레이저 빔의 광자 수를 나타냅니다. 이 양자 세계에서, 레이저 진폭이 감소되면 (일부 잡음 제거); 레이저 위상의 양자 불확실성이 증가합니다 (소음이 추가됨). 이 새로운 압착 기술이 기본이되는 것은이 절충입니다. 중요한 것은 레이저로 중력파를 감지하려고 할 때 위상이 아닌 진폭 측정의 정확도입니다.
이 새로운 기술을 수백만 달러에 달하는 LIGO 시설에 적용하여 LIGO의 감도를 44 % 높일 수 있기를 바랍니다.
“이 작업의 중요성은 압축 된 상태 주입의 실질적인 문제 중 일부를 직면하고 해결해야한다는 것입니다. 우리는 이제 킬로미터 규모의 검출기에서 압착을 구현하고 그 중력파를 포착하기 위해 훨씬 더 나은 위치에 있습니다.” – Nergis Mavalvala.
출처 : Physorg.com
