Нобелевская премия по физике за 2017 год присуждена за первую в истории человечества регистрацию гравитационных волн. Открытие совершили коллаборации LIGO и VIRGO. С тех пор учёные зафиксировали десятки возмущений пространства-времени как эха от взаимодействия далёких космических объектов, таких как чёрные дыры и нейтронные звёзды. Новое открытие позволит повысить частоту регистрации гравитационных волн с одной в неделю до нескольких событий в сутки.
Комплекс LIGO работает как система зеркал на эффекте интерференции лазерных лучей в условиях высокого вакуума. Гравитационные волны растягивают и сжимают пространство-время вокруг установки, что изменяет время прохождения лучей через неё и позволяет зарегистрировать возмущение. Расхождение в пролёте лучей намного меньше ширины протона. Зафиксировать подобное можно только на очень и очень чувствительном приборе. Новое исследование обещает в два раза снизить уровень шумов отражающих зеркал установки, что в восемь раз повысит объём исследуемой части космоса.
Научная работа по снижению уровня шумов зеркал установки LIGO проводилась в сотрудничестве между Калтехом, Университетом штата Колорадо, Монреальским университетом и Стэнфордским университетом, чей синхротрон в Национальной ускорительной лаборатории SLAC использовался для определения характеристик покрытий. На каждое 40-килограмовое зеркало (в каждом детекторе двух обсерваторий LIGO их по четыре) нанесены отражающие материалы, которые, по сути, превращают стекло в зеркало. Зеркала отражают лазерные лучи, чувствительные к проходящим гравитационным волнам.
Проблема в том, что покрытия, которые делают зеркала отражающими, также могут привести к фоновому шуму в приборе, который маскирует представляющие интерес сигналы гравитационных волн. В новом исследовании команды LIGO описывается новый тип зеркального покрытия из оксида титана и оксида германия и раскрывается, как оно может уменьшить фоновый шум в зеркалах LIGO.
Новое покрытие может быть использовано для пятого цикла наблюдений LIGO, который начнется в середине десятилетия в рамках программы Advanced LIGO Plus. Четвёртый цикл наблюдений LIGO, последний в рамках программы Advanced LIGO, должен начаться летом 2022 года и не будет использовать только что обнаруженную возможность для модернизации.
Источник: