Investigadores del Observatorio Astronómico Nacional de Japón NAOJ han utilizado la infraestructura del antiguo detector de ondas gravitacionales TAMA300 en Mitaka, Tokio, para demostrar una nueva técnica para reducir el ruido cuántico en los detectores. Esta nueva técnica ayudará a aumentar la sensibilidad deldetectores que comprenden una red colaborativa mundial de ondas gravitacionales, lo que les permite observar ondas más débiles.
Cuando comenzó las observaciones en 2000, TAMA300 fue uno de los primeros detectores de ondas gravitacionales interferométricas a gran escala del mundo. En ese momento, TAMA300 tenía la sensibilidad más alta del mundo, estableciendo un límite superior en la intensidad de las señales de ondas gravitacionales; pero elLIGO realizó la primera detección de ondas gravitacionales reales 15 años más tarde en 2015. Desde entonces, la tecnología de detectores ha mejorado hasta el punto de que los detectores modernos están observando varias señales por mes. Los resultados científicos obtenidos de estas observaciones ya son impresionantes y se esperan muchos más.en las próximas décadas, TAMA300 ya no participa en las observaciones, pero sigue activo, actuando como un banco de pruebas para nuevas tecnologías para mejorar otros detectores.
La sensibilidad de los detectores de ondas gravitacionales actuales y futuras está limitada en casi todas las frecuencias por el ruido cuántico causado por los efectos de las fluctuaciones de vacío de los campos electromagnéticos. Pero incluso este ruido cuántico inherente puede ser eludido. Es posible manipular el vacío.fluctuaciones para redistribuir las incertidumbres cuánticas, disminuyendo un tipo de ruido a expensas de aumentar un tipo de ruido diferente y menos obstructivo. Esta técnica, conocida como compresión por vacío, ya se ha implementado en detectores de ondas gravitacionales, aumentando en gran medida su sensibilidad a una frecuencia más altaondas gravitacionales. Pero la interacción optomecánica entre el campo electromagnético y los espejos del detector hace que los efectos de la compresión al vacío cambien según la frecuencia. Por lo tanto, a bajas frecuencias, la compresión al vacío aumenta el tipo de ruido incorrecto, lo que en realidad degrada la sensibilidad.
Para superar esta limitación y lograr un ruido reducido en todas las frecuencias, un equipo de NAOJ compuesto por miembros del Proyecto de Ciencia de Ondas Gravitacionales y la colaboración de KAGRA pero también incluye investigadores de las colaboraciones de Virgo y GEO ha demostrado recientementeLa viabilidad de una técnica conocida como compresión de vacío dependiente de la frecuencia, a las frecuencias útiles para los detectores de ondas gravitacionales. Debido a que el detector interactúa con los campos electromagnéticos de manera diferente dependiendo de la frecuencia, el equipo utilizó la infraestructura del antiguo detector TAMA300 para crear un campo queen sí mismo varía según la frecuencia. Un campo de vacío exprimido normal independiente de la frecuencia se refleja en una cavidad óptica de 300 m de largo, de modo que se imprime una dependencia de la frecuencia y puede contrarrestar el efecto optomecánico del interferómetro.
Esta técnica permitirá mejorar la sensibilidad en las frecuencias altas y bajas simultáneamente. Este es un resultado crucial que demuestra una tecnología clave para mejorar la sensibilidad de los detectores futuros. Se espera su implementación, planificada como una actualización a corto plazo junto con otras mejoras.duplicar el rango de observación de los detectores de segunda generación.
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Materiales proporcionado por Institutos Nacionales de Ciencias Naturales . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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