LIGO interferometre kollarındaki ışık sıkıştırma teknolojisi, ölçümlerinin kuantum bariyerini aşmasına olanak sağladı. LIGO (Lazer Girişimölçer Yerçekimi Dalgası Gözlemevi) için bu, yerçekimsel dalga dedektörüne her hafta yaklaşık bir veya iki keşif olan önceki çalışmasına göre yüzde 60 daha fazla ölü yıldız birleşmesini tespit etme yeteneği veren yeni ve cesur bir hassasiyet aralığıdır. . Bu yüzden. Bu tekniğe frekansa bağlı sıkıştırma adı veriliyor ve LIGO’nun kuantum ölçeklerinde tespit yapmasını engelleyen önceki sınırlamaları atlıyor.

Caltech fizikçisi Lee McCullers, “Artık bu kuantum sınırını aştığımıza göre çok daha fazla astronomi yapabiliriz” diyor. “LIGO, gözlemlerini yapmak için lazerler ve büyük aynalar kullanıyor, ancak biz, cihazın kuantum alanından etkilendiği anlamına gelen bir hassasiyet seviyesinde çalışıyoruz.” İnterferometre, milyonlarca milyarlarca ışık yılı uzaklıktaki kara deliklerin ve nötron yıldızlarının çarpışmasının neden olduğu uzay-zamandaki dalgalanmaları tespit ediyor.

Havuzdaki dalgalara benzer şekilde yerçekimsel dalgalara neden olurlar. Onları hissedemiyoruz; Ancak çok uzun bir tünel boyunca ışığın yolundaki küçük değişikliklerle tespit edilebilirler. Bu varyasyonlar inanılmaz derecede küçüktür; insan saçından trilyonlarca kat daha küçüktür. Ancak atom altı ölçeğe (kuantum alanı) ulaştığınızda LIGO’nun yetenekleri tehlikeye girer.

Bunun nedeni, hayal edilemeyecek kadar küçük ölçeklerde parçacıkların uzaya rastgele girip çıkması ve herhangi bir sinyalden daha yüksek, sabit bir arka plan kuantum gürültüsü yaratmasıdır. Frekansa bağlı sıkıştırma, sinyalleri kuantum gürültüsünden “daha yüksek” olacak şekilde yükseltmenin bir yoludur.

LIGO Nedir

LIGO (Lazer Girişimölçer Yerçekimi Dalgası Gözlemevi) olarak bilinmektedir. Fizikçilere göre bu biraz balonun sıkışmasına benziyor. Balonun bir ucunu sıktığınızda diğer ucu büyür. Işığın genlik (veya güç) gibi bir özelliğini seçmek, frekans gibi diğer özellikleri daha doğru bir şekilde ölçmenize olanak tanır. Ancak bir alanda doğruluk kazansanız bile diğerinde kaybedersiniz. LIGO, 2019’dan beri frekansa bağlı sıkıştırma teknolojisini kullanıyor ancak pek esnek değil. Yeni güncelleme sıkıştırmayı daha esnek hale getiriyor; Bilim adamlarının aradığı yerçekimsel dalgaların frekansını artırmak için ışık çeşitli şekillerde sıkıştırılabilir.

California Teknoloji Enstitüsü’nden fizikçi Rana Adhikari, “Geçmişte LIGO’nun nerede daha kesin olması gerektiğine karar vermek zorundaydık” diyor. “Artık pastamızı yiyip onu da yiyebiliriz. Bunu gerçekleştirmek için denklemleri nasıl yazacağımızı bir süredir biliyorduk ama şu ana kadar bunu gerçekten yapıp yapamayacağımız belli değildi. Bilim kurgu gibi.” Teknoloji, dağınık tek fotonları, LIGO’nun 4 kilometre uzunluğundaki vakum tüplerinde iki düşük enerjili dolaşmış fotona dönüştüren kristalleri kullanıyor. Bu fotonlar, lazer ışığını istenilen yöne odaklamak için tünellerden parlayan lazer ışınlarıyla etkileşime girer.

Yerçekimi dalgaları geçerken bu lazer ışınları ileri geri hareket ederek diğer uçta hareketin algılanabilmesini sağlar.Yeni frekansa bağlı sıkıştırma teknolojisi bunu yapma şeklini değiştirerek çalışır. Hafif sıkıştırmalar dönüşümlü olarak hem yüksek hem de düşük frekansların amplifikasyonunu üretir. LIGO’nun mevcut gözlem döngüsünün Mayıs ayındaki başlangıcından bu yana çalışıyor ve muhtemelen gözlem döngüsünün bitiminden önce İtalya’daki Başak dedektörüne kurulacak.

Bu, daha geniş Evrende gördüğümüz kara delik ve nötron yıldızı çarpışmalarının sayısında muhtemelen önemli bir artış göreceğimiz anlamına geliyor. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden fizikçi Lisa Barsotti, “Nihayet yerçekimi evrenimizin avantajından yararlandık” diyor. “Gelecekte hassasiyetimizi daha da artırabileceğiz. Ne kadar ileri gidebileceğimizi görmek istiyoruz.” Bu yazımızda sanat ve bilgi bağlamında sanata önayak olacak teknolojik bir gelişmeyi aktardık. Kuantum dünyasında sanata olan yönelimin nasıl şekilleneceği işte bu bilimsel gelişmelerle belirlenecektir.

Bu yazı Physical Review X adresinden derlenmiştir.