引力波科学家发明新的激光模式传感器 具有前所未有的精度

2022年05月10日 20:22 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

激光器支持某些被称为"特征模式"的光的结构。一个由引力波、元表面和光子学专家组成的国际合作组织开创了一种新方法,以前所未有的灵敏度测量这些特征模式的数量。在引力波探测器中,几对镜子被用来增加沿着探测器的大臂储存的激光量。

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然而,这几对镜子中的每一对都有微小的畸变,会将光从激光束的完美形状中散射出去,这种散射会在探测器中造成多余的噪音,限制了灵敏度,并最终迫使仪器关闭。

Laser-Eigenmodes-Gravitational-Wave-Sensor.png

图1:被测试的激光特征模式的假彩色图像。颜色表示光的相位。红色是0度,蓝色是180度

从最近提交的研究报告中,Andreas Freise教授(来自阿姆斯特丹Vrije大学)说:"像LIGO、Virgo和KAGRA这样的引力波探测器储存了巨大的光功率--在这项工作中,我们想测试一个想法,让我们放大激光束,寻找可能限制探测器灵敏度的功率的小摆动。"

在电信行业中也遇到了类似的问题,科学家们希望使用多种特征模式来沿着光纤传输更多数据。OzGrav研究员和主要作者Aaron Jones博士(西澳大利亚大学)解释说。"钻研电信方向的科学家已经开发了一种使用简单仪器测量特征模式的方法,但它对我们的目的来说不够敏感。我们有了使用超表面的想法,并联系了可以帮助我们制造超表面的合作者。"

Laser-Gravitational-Wave-Sensor-Schematic.png

图2:研究人员使用的仪器示意图。 f是镜头的焦距

在这项研究中,该团队开发的概念验证装置比电信科学家开发的原始方法敏感1000倍以上。研究人员现在将寻求把这项工作转化为引力波探测器,在那里,额外的精度将被用来探测中子星的内部,并测试广义相对论的基本极限。

OzGrav首席研究员赵教授(来自西澳大利亚大学)说:"如果我们要了解中子星的内部,解决未来引力波探测器的模式感应问题是至关重要的。"

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