Cientistas de Stanford liderarão um novo esforço cooperativo nacional, o Centro de Colaboração Científica do LIGO para Pesquisa de Revestimentos, para melhorar a detecção de ondas gravitacionais nas instalações gêmeas do LIGO.
LIGO, o Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferômetro a Laser, tem um problema de escala:eventos que sacudiram a galáxia, como a colisão recentemente revelada de duas estrelas de nêutrons, aconteceram tão longe que os ecos levaram 130 milhões de anos para viajar até nosso planeta. Uma colisão de buracos negros detectada em 2015 foi ainda mais distante, 1,3 bilhões de anos-luz de distância.
No momento em que os efeitos desses eventos massivos alcançam a Terra, eles são minúsculos o suficiente para serem detectados usando os equipamentos mais sensíveis que os cientistas puderam conceber. Mudanças na distância (conforme detectado ao longo dos extensos braços de quatro quilômetros do LIGO) causadas por ondas gravitacionais, disse o pesquisador de Stanford Riccardo Bassiri, são "mil vezes menores que o tamanho de um núcleo atômico."
Qualquer "ruído" ou desordem molecular introduzido pelos espelhos pode obscurecer completamente os sinais fracos de fontes de ondas gravitacionais distantes.
"É incrível, estes quatro quilômetros, enorme peça de maquinário - e os revestimentos dos espelhos desempenham esse papel fundamental em quantos eventos de ondas gravitacionais podemos observar, "Bassiri disse. No final, a sensibilidade dos interferômetros maciços do LIGO é limitada pelas vibrações em escala atômica das moléculas nos espelhos que refletem os poderosos lasers das instalações. Essas vibrações são conhecidas coletivamente como ruído térmico browniano. De acordo com Bassiri, será a fonte de ruído dominante, limitando a sensibilidade do LIGO, e um grande desafio para as futuras gerações das instalações.
O objetivo do novo centro, compreendendo 10 instituições dos EUA e liderado em Stanford por Martin Fejer, professor de física aplicada, será melhorar a sensibilidade do LIGO com melhores revestimentos para seus interferômetros. Os pesquisadores esperam ter novos materiais prontos a tempo para a próxima atualização das instalações do LIGO em até três anos. Se eles forem bem-sucedidos e reduzir pela metade a quantidade de ruído térmico dos revestimentos do espelho, eles poderiam expandir o volume do universo que o LIGO pode observar oito vezes acima das capacidades atuais.
Os revestimentos em questão são compostos de várias camadas não maiores do que algumas centenas de nanômetros de espessura cada - centenas de vezes mais finas do que um fio de cabelo humano. No passado, pesquisadores seguiram um processo iterativo, criar um novo revestimento e testá-lo, na esperança de melhorar as versões anteriores.
Através do novo centro, Stanford liderará pesquisadores e instalações em todo o país no que eles esperam que seja uma abordagem mais direcionada. Por exemplo, trabalhando com colaboradores do Stanford Synchrotron Radiation Lightsource do SLAC National Accelerator Laboratory, os cientistas podem inspecionar revestimentos de espelho recentemente concebidos em um nível atômico.
Com esta massa crítica de financiamento e participação, "em vez de seguir esta abordagem Edisoniana de tentativa e erro, podemos chegar a um processo de design de materiais, "Bassiri disse." Em última análise, a recompensa de desenvolver revestimentos melhores para o LIGO será permitir a exploração do universo por meio da astronomia de ondas gravitacionais. "
