世界

発見できる重力波の数が2倍になった

重力波検出器は、数キロメートルにわたる管内のレーザービームを使用する。乙女座のコラボレーション 数千から数十億マイルに及ぶ重力波は、時空に浸透する最小の量子ゆらぎによって検出器で検出できなくなる可能性があります。しかし現在、レーザー干渉計重力波観測所 (LIGO) の研究者たちは、この量子ノイズを打ち消す方法を発見しました。その結果、彼らは以前のほぼ 2 倍の宇宙現象を発見しています。 「量子ノイズが私たちの限界となることはずっと前からわかっていました。それは単なる空想ではありません。 [quantum] 「これは実証するものではなく、実際の検出器に実際に影響を与えるものです」とマサチューセッツ工科大学のウェンシュアン・ジア氏は言う。 LIGO は、ブラックホールの衝突など劇的な宇宙現象によって作り出される時空構造のさざ波である重力波を検出します。検出には、互いに垂直に伸びる 2 本の 4 キロメートルの腕に沿ってレーザー ビームを照射します。重力波が通過すると、これらの腕が存在する時空の一部が押しつぶされたり、広がったりして、2 本のビームの移動距離にわずかな差が生じます。 しかし、その差は非常に小さいため、それが重力波によるものか、レーザー光自体を含む空間全体に浸透する量子場のほとんど感知できないちらつきによるものかを判断するのは難しい。研究者らは、光の量子特性を変えることで量子場のパチパチという音を抑え、より明確な重力波信号を得ることができることを発見した。 彼らは、特殊な結晶や数個のレンズとミラーを含む一連の装置を検出器に追加しました。これらはすべて連携して動作し、LIGO の光を量子状態に「圧縮」して、光粒子間の相関関係によってちらつきが減少する状態にします。 LIGOは2020年にスクイーズド光を使った最初の実験を完了したが、この方法は比較的高い周波数の重力波にしか機能しなかった。低い周波数の重力波は、実際には以前よりもノイズの多い信号を生成していた。ジア氏と彼の同僚は、LIGOの2023年実験の前に、スクイーズプロセスを修正し、高周波と低周波の両方で同様に機能するようにした。この変更は驚くべき効果をもたらした。検出される重力波の数がほぼ2倍になり、この機械は事実上、宇宙のより広い部分を明らかにできるようになったのだ。 「量子測定の限界を押し上げることで、時空測定の限界も押し上げられました。これは本当に素晴らしいことです」とペンシルベニア州立大学のチャド・ハンナ氏は言う。同氏は、この高度な精度により、LIGO は「最初の星の形成までさかのぼって」ブラックホールの合体を観測できるようになると述べている。 ドイツのマックス・プランク重力物理学研究所のブルース・アレン氏は、物理学者がLIGOの新たな精度で見たいと考えている新しい種類の重力波がいくつかあると語る。これには、これまで検出された重力波の大半の原因となっている、何かに衝突したときに放出される重力波ではなく、でこぼこした中性子星が回転しながら絶えず放出される重力波が含まれる。 このアップグレードは、時空に浸透する重力波背景を探るのに役立つ可能性があり、まったく新しい発見への扉を開くことになる。「感度を上げるたびに [of your detectors]そうすれば、予期せぬことに遭遇する可能性が高まります」とアレン氏は言います。 トピック: #発見できる重力波の数が2倍になった