Nuevo avance láser para ayudar a comprender las ondas gravitacionales

Una visualización de una simulación de supercomputadora de la fusión de agujeros negros que envían ondas gravitacionales. Crédito: NASA/C. Henze

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

Investigador asociado del Centro de Excelencia para el Descubrimiento de Ondas Gravitacionales (OzGrav-UWA) de la UWA, el Dr. Aaron Jones dijo que la UWA coordinó una colaboración global de ondas gravitacionales, metasuperficie y expertos en fotónica para ser pioneros en un nuevo método para medir estructuras de luz llamados “modos propios”.

“Los detectores de ondas gravitacionales como LIGO, Virgo y KAGRA almacenan una enorme cantidad de poder óptico 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.

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

“Queríamos probar una idea que nos permitiera acercarnos a la rayo laser y busque los pequeños ‘movimientos’ en el poder que pueden limitar la sensibilidad de los detectores”.

El Dr. Jones dijo que se encuentra un problema similar en la industria de las telecomunicaciones, donde los científicos están investigando formas de utilizar múltiples modos propios para transportar más datos por fibras ópticas.

“Los científicos de telecomunicaciones han desarrollado una forma de medir los modos propios utilizando un aparato simple, pero no es lo suficientemente sensible para nuestros propósitos”, dijo. “Tuvimos la idea de usar una metasuperficie, una superficie ultradelgada con un patrón especial codificado en un tamaño de sublongitud de onda, y nos pusimos en contacto con colaboradores que pudieran ayudarnos a crear una”.

La configuración de prueba de concepto que desarrolló el equipo era más de mil veces más sensible que el aparato original desarrollado por los científicos de telecomunicaciones y los investigadores ahora buscarán traducir este trabajo en detectores de ondas gravitacionales.

El investigador principal de OzGrav-UWA, el profesor asociado Chunnong Zhao, dijo que el desarrollo es otro paso adelante en la detección y el análisis de la información transportada por ondas gravitacionalespermitiéndonos observar el universo de nuevas maneras.

“Resolver el problema de detección de modo en futuros detectores de ondas gravitacionales es esencial si queremos comprender el interior de estrellas de neutrones y promover nuestra observación del universo de una manera nunca antes posible”, dijo el profesor asociado Zhao.

El estudio ha sido aceptado para su publicación en Examen físico A.


Un modelo de detector de ondas gravitacionales interactivo diseñado para educar en museos y ferias


Más información:
Descomposición del modo espacial mejorado de la metasuperficie, arXiv:2109.04663v2 [physics.optics] arxiv.org/abs/2109.04663

Citación: Nuevo avance láser para ayudar a comprender las ondas gravitacionales (30 de mayo de 2022) recuperado el 30 de mayo de 2022 de https://phys.org/news/2022-05-laser-breakthrough-gravitational.html

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