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      新技術(shù)通過(guò)降低量子噪聲改善了引力波探測(cè)器
      
			
      
				2019-12-13 10:28:22
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      物理學(xué)家已經(jīng)成功開發(fā)了一種新的儀器，該儀器可以顯著降低量子級(jí)噪聲，因此迄今為止，該技術(shù)只能限制實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)引力波的能力。大量的黑洞與恒星之間的碰撞被認(rèn)為會(huì)在時(shí)空中產(chǎn)生這些漣漪，這種漣漪在2015年首次被發(fā)現(xiàn)。到目前為止，總共已確認(rèn)約11次探測(cè)。
      

      新技術(shù)通過(guò)降低量子噪聲改善了引力波探測(cè)器
      

      該設(shè)備標(biāo)志著激光干涉儀重力波天文臺(tái)(LIGO)的一項(xiàng)重大改進(jìn)，將其檢測(cè)范圍擴(kuò)大了15%。由于天空是一個(gè)球體，因此科學(xué)家希望能夠探測(cè)到大約50%以上的引力波。他們現(xiàn)在預(yù)測(cè)，在LIGO進(jìn)行至2020年4月的正在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，他們將捕捉到數(shù)十種罕見事件，這可能會(huì)改變他們對(duì)現(xiàn)象的理解。這項(xiàng)合作今天在《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。
      

      麻省理工學(xué)院天體物理學(xué)家，領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)工作的科學(xué)家之一麗莎·巴索蒂(Lisa Barsotti)說(shuō)：“這確實(shí)是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，因?yàn)楝F(xiàn)在我們真的可以對(duì)所有這些檢測(cè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)了。” “這就是為什么它正在成為引力波天文學(xué)的新時(shí)代。”
      

      LIGO在華盛頓州漢福德和路易斯安那州利文斯頓的探測(cè)器使用巨型干涉儀揭示了入射的引力波。其中包括激光從鏡子彈起并沿著兩個(gè)L型臂(長(zhǎng)度為4公里)傳播。重力波使手臂繃緊，從而使一對(duì)激光束變得異相。
      

      但是，由于隨機(jī)波動(dòng)會(huì)輕微地調(diào)節(jié)光子(激光的最小量子位)的到達(dá)時(shí)間，因此，物理學(xué)家探測(cè)如此微小信號(hào)的能力受到看似無(wú)法克服的量子噪聲的限制。為了解決這個(gè)問(wèn)題，Barsotti和她的同事在干涉儀的臂腔中使用了一種量子“擠壓器”，該晶體可以操縱激光器和量子真空之間的相互作用，并在光子之間產(chǎn)生較小的波動(dòng)。
      

      這項(xiàng)成就匯集了量子物理學(xué)和天體物理學(xué)方面的專業(yè)知識(shí)，使黑洞和極稠密的中子星相互碰撞時(shí)能夠進(jìn)行更靈敏的檢測(cè)。其他碰撞物體，例如超新星爆炸和更典型的恒星，會(huì)產(chǎn)生引力波，而這些引力波仍然太小，無(wú)法用當(dāng)前的技術(shù)拾取。
      

      LIGO的歐洲同行也在Advanced Virgo中使用意大利北部制造的檢測(cè)器測(cè)試了類似的量子壓縮設(shè)備。Barsotti預(yù)測(cè)，量子壓縮光將成為所有下一代探測(cè)器的標(biāo)準(zhǔn)，例如提議的Cosmic Explorer，它將在地面延伸40公里，從而進(jìn)一步提高其靈敏度。
      
			

			
        
      
			
      
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