junio 29, 2022

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Nuevo avance láser para ondas gravitacionales pondrá a prueba los límites fundamentales de la relatividad general

Concepción artística de las ondas gravitacionales que se propagan por el espacio.

Nuevo avance láser para ayudar a aumentar la comprensión ondas gravitacionales.

Los científicos han ideado una configuración para validar un nuevo sensor láser de autoposicionamiento que ofrece una sensibilidad 1000 veces mayor. Después de traducir este trabajo en detectores de ondas gravitacionales, proporcionará la precisión sin precedentes necesaria para probar los límites fundamentales de la relatividad general y explorar el interior de las estrellas de neutrones.

Científicos de ondas gravitacionales de la Universidad de Australia Occidental (UWA) han liderado el desarrollo de un nuevo sensor de modo láser con una precisión sin precedentes que se utilizará para examinar el interior de las estrellas de neutrones y probar los límites fundamentales de la relatividad general.

Las ondas gravitacionales son «ondas cósmicas» en el espacio-tiempo causadas por algunos de los procesos más energéticos y violentos del universo, como estrellas de neutrones o agujeros negros que se orbitan entre sí, colisiones de agujeros negros, supernovas y colisiones de estrellas de neutrones.

Un investigador asociado del Centro de Excelencia para la Detección de Ondas Gravitacionales (OzGrav-UWA) de la Universidad de Australia Occidental (OzGrav-UWA), el Dr. Aaron Jones, dijo que la UWA ha coordinado una colaboración global de expertos en ondas gravitacionales, metasuperficies y fotónica. para lanzar un nuevo método para medir estructuras ligeras llamado «códigos de modos propios».

Detectores de ondas gravitacionales como LegoVirgo y KAGRA almacenan una gran cantidad de energía óptica y se utilizan varios pares de espejos para aumentar la cantidad de luz láser almacenada a lo largo de los enormes brazos del detector”, dijo el Dr. Jones.

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“Sin embargo, cada uno de estos pares tiene pequeñas distorsiones que dispersan la luz lejos de la forma ideal del rayo láser y que pueden causar un ruido excesivo en el detector, lo que limita la sensibilidad y desconecta el detector.

«Queríamos probar una idea que nos permitiera ampliar el rayo láser y buscar pequeñas ‘vibraciones’ en la fuerza que podrían limitar la sensibilidad de los detectores».

Dispositivo láser para penetrar ondas gravitacionales

Diagrama del dispositivo utilizado por los investigadores. ‘f’ es la distancia focal de la lente. Crédito: Universidad de Australia Occidental

El Dr. Jones dijo que se está enfrentando un problema similar en la industria de las telecomunicaciones, ya que los científicos están buscando formas de usar múltiples códigos automáticos para transmitir más datos a través de fibras ópticas.

«Los científicos de la comunicación han desarrollado una forma de medir los códigos automáticos utilizando un dispositivo simple, pero no es lo suficientemente sensible para nuestros propósitos», dijo. «Tuvimos la idea de usar la supersuperficie, una superficie ultrafina con un patrón especial codificado en el tamaño de sublongitud de onda, y nos pusimos en contacto con colaboradores que pudieran ayudarnos a crear una».

La configuración de prueba de concepto del equipo fue 1000 veces más sensible que el dispositivo original desarrollado por científicos de comunicaciones, y los investigadores ahora buscarán traducir este trabajo en detectores de ondas gravitacionales.

Las ondas gravitacionales son distorsiones del espacio-tiempo causadas por los movimientos de objetos de masa. se le atribuye: ESO/ a. Calsada

El profesor asociado de investigación senior asociado de OzGrav-UWA, Chunnong Zhao, dijo que la evolución es otro paso adelante en el descubrimiento y análisis de la información que contiene. ondas gravitacionalespermitiéndonos observar el universo de nuevas maneras.

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“Resolver el problema de detección de patrones en futuros detectores de ondas gravitacionales es esencial si queremos entender el interior estrellas de neutrones El profesor asociado Zhao dijo:

Este truco se detalla en un estudio publicado en revisión física.

Para obtener más información sobre esta investigación, consulte Los científicos de ondas gravitacionales son pioneros en la detección de un nuevo modo láser con una precisión sin precedentes.

Referencia: «Descomposición del modo espacial mejorada por metasuperficie» por Aaron W. Jones, Mengyao Wang, Xuecai Zhang, Samuel J. Cooper, Shumei Chen, Conor M. Mow-Lowry y Andreas Freise, 26 de mayo de 2022 A. revisión física.
DOI: 10.1103/PhysRevA.105.053523