UC Riverside telah mengembangkan teknologi yang memungkinkan para ilmuwan untuk mengintip lebih dalam ke alam semesta.
Sains gelombang gravitasi berada di ambang 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 Frosti yang berhasil, prototipe skala penuh yang dirancang untuk mengontrol muka gelombang laser pada daya yang sangat tinggi di dalam pengamatan gelombang gravitasi interferometer laser (Ligo).
Ligo adalah fasilitas yang pertama kali mengkonfirmasi keberadaan Gelombang gravitasiriak dalam ruangwaktu yang diproduksi oleh objek percepatan besar -besaran seperti menggabungkan lubang hitam. Penemuan ini memberikan bukti kunci dalam mendukung teori relativitas Einstein. Observatorium bergantung 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 materi ekstrem.
Inti dari upaya ini adalah Ligo’s Mirrors, yang peringkat di antara komponen optik yang paling halus di dunia. Setiap cermin adalah 34 cm, tebal 20 cm, dan beratnya sekitar 40 kg. Mereka harus tetap benar-benar stabil untuk mendaftarkan distorsi dalam ruangwaktu 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 utama Ligo di bawah kekuatan laser yang melebihi 1 megawatt – lebih dari satu miliar kali lebih kuat daripada penunjuk laser yang khas dan hampir lima kali ligo yang digunakan Ligo hari ini,” kata Richardson, seorang asisten fisika dan astronom. “Teknologi ini membuka jalur baru untuk masa depan astronomi gelombang gravitasi. Ini adalah langkah penting menuju memungkinkan generasi detektor berikutnya seperti Cosmic Explorer, yang akan melihat lebih dalam ke alam semesta daripada sebelumnya.”
Apakah seseorang mengatakan Frosti?
Frosti, pendek untuk iradiator tipe permukaan depan, adalah sistem kontrol gelombang presisi yang menangkal distorsi yang disebabkan oleh pemanasan laser yang intens dalam optik Ligo. Tidak seperti sistem yang ada, yang hanya dapat membuat penyesuaian kasar, Frosti menggunakan sistem proyeksi termal yang canggih untuk membuat koreksi tingkat tinggi yang disesuaikan. Ini sangat penting untuk ketepatan yang dibutuhkan pada detektor di masa depan.
Terlepas dari nama esnya, 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 berlebih 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 yang lebih jauh dengan kejelasan yang lebih besar.
“Itu berarti mendorong batas pada kekuatan laser dan presisi tingkat kuantum,” kata Richardson. “Masalahnya adalah, meningkatkan daya laser cenderung menghancurkan status kuantum halus yang kami andalkan untuk meningkatkan kejelasan sinyal. Teknologi baru kami menyelesaikan ketegangan ini dengan memastikan optik tetap tidak terdistorsi, bahkan pada tingkat daya 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.
Melihat ke depan: Ligo A# dan Cosmic Explorer
Frosti diharapkan memainkan peran penting dalam LIGO A#, peningkatan yang direncanakan yang akan berfungsi sebagai Pathfinder untuk observatorium generasi berikutnya yang dikenal sebagai Cosmic Explorer. Sementara prototipe saat ini diuji pada cermin ligo 40 kg, teknologi ini dapat diskalakan dan pada akhirnya akan disesuaikan dengan cermin 440-kg yang dibayangkan untuk Cosmic Explorer.
“Prototipe saat ini hanyalah permulaan,” kata Richardson. “Kami sudah merancang versi baru yang mampu mengoreksi distorsi optik yang lebih kompleks. Ini adalah fondasi R&D untuk 20 tahun ke depan astronomi gelombang gravitasi.”
Referensi: “Demonstrasi Aktuator Uang Gelombang Generasi Berikutnya untuk Deteksi Gelombang Gravitasi” oleh 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 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 dalam 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.
BN Babel
