p A fonte de luz comprimida GEO600 (em primeiro plano) dentro da sala limpa GEO600 junto com os tanques de vácuo (em segundo plano). Crédito:H.Grote / Max Planck Institute for Gravitational Physics
p A detecção das ondas gravitacionais de Einstein depende de medições de laser altamente precisas de pequenas mudanças de comprimento. Os detectores quilométricos da rede internacional (GEO600, LIGO, Virgem) são tão sensíveis que são fundamentalmente limitados por minúsculos efeitos da mecânica quântica. Isso causa um ruído de fundo que se sobrepõe aos sinais de ondas gravitacionais. Este ruído está sempre presente e nunca pode ser totalmente removido. Mas pode-se mudar suas propriedades - com um processo chamado compressão, até o momento usado rotineiramente apenas no GEO600 - de forma que interfere menos na medição. Agora, Os pesquisadores do GEO600 conseguiram uma compressão melhor do que nunca. Isso abre novas maneiras de melhorar a rede internacional de detectores nas próximas execuções de observação e é um passo fundamental para detectores de terceira geração, como o Telescópio Einstein. p
Um novo recorde maravilhoso
p A equipe do Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein; AEI) e Leibniz Universität Hannover atingiu um nível de compressão de 5,7 dB e, portanto, suprimiu o ruído de fundo quântico por um fator de quase dois. Comparado a um detector sem compressão, isso aumenta o volume observável do universo por um fator de sete.
p A equipe de pesquisa empregou componentes ópticos recém-projetados e ajustou a configuração óptica da fonte de luz comprimida e como ela é acoplada ao detector.
p "Com a fase atual de atualizações de interface concluída, conseguimos começar a otimizar e caracterizar totalmente o sistema, dando-nos este novo recorde maravilhoso em compressão, aumentando nossa sensibilidade em frequências importantes para a compreensão da física das estrelas de nêutrons, "diz o Dr. James Lough, cientista-chefe do GEO600.
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Trabalho pioneiro na GEO600
p "A equipe GEO600 foi pioneira no uso de squeezing na comunidade internacional de ondas gravitacionais. Várias gerações de alunos de Ph.D. do GEO600, juntamente com especialistas em squeezing da AEI, tornaram essa descoberta possível, "explica o Dr. Christoph Affeldt, Gerente de operações GEO600.
p Medições de ruído de fundo GEO600. O eixo transversal mostra a frequência, o eixo vertical é a intensidade do ruído nessas frequências. Quanto mais baixas forem as curvas, quanto menos ruído estiver presente e melhores as ondas gravitacionais podem ser medidas. A curva vermelha mostra o ruído sem a fonte de luz comprimida, a curva azul mostra o ruído com a fonte de luz comprimida. As melhorias ocorrem principalmente em frequências acima de várias centenas de Hertz, onde sinais de ondas gravitacionais de estrelas de nêutrons são esperados. Crédito:Max Planck Institute for Gravitational Physics
p O detector de ondas gravitacionais alemão-britânico GEO600, próximo a Hannover, tem usado rotineiramente uma fonte de luz comprimida desde 2010 e tem sido o único instrumento no mundo a fazê-lo. A fonte de luz customizada para GEO600 foi desenvolvida e construída na AEI.
p Junto com os colegas da AEI, a equipe GEO600 tem trabalhado continuamente para melhorar a integração do "espremedor" no detector. Isso é fundamental devido à natureza frágil da luz comprimida:mesmo uma perda muito pequena dela em seu caminho para o detector limita o possível aumento na sensibilidade do GEO600. Portanto, muitas pequenas melhorias podem resultar em grandes ganhos de sensibilidade.
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Espremendo na próxima execução de observação O3
p A sensibilidade de todos os futuros detectores de ondas gravitacionais interferométricas será aumentada com o uso de fontes de luz comprimida semelhantes. Na próxima observação comum O3 programada para começar no início de 2019, ambos os instrumentos LIGO e o detector de Virgem usarão luz comprimida. O espremedor Virgo é uma versão mais recente do desenvolvido para GEO600 e emprestado pela AEI.
p "Para futuros detectores de terceira geração, como o Telescópio Einstein Europeu, são necessários níveis ainda mais elevados de compressão. Com este novo recorde incrível no GEO600, agora estamos prontos para aperfeiçoar esta tecnologia e enfrentar os próximos desafios no caminho para o Telescópio Einstein, "diz o Prof. Karsten Danzmann, diretor da AEI e diretor do Instituto de Física Gravitacional da Leibniz Universität Hannover.
Documentário sobre o desenvolvimento da fonte de luz comprimida GEO600