Os físicos desenvolveram com sucesso um novo instrumento que reduz significativamente o ruído de nível quântico que, até agora, limitou a capacidade dos experimentos de detectar ondas gravitacionais. Acredita-se que colisões entre buracos negros massivos e estrelas gerem essas ondulações no espaço-tempo que foram detectadas pela primeira vez em 2015. Ao todo, cerca de 11 detecções foram totalmente confirmadas até agora.

O dispositivo representa uma grande melhoria para o Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferômetro a Laser, ou LIGO, aumentando sua faixa de detecção em 15%. Uma vez que o céu é uma esfera, os cientistas esperam ser capazes de detectar cerca de 50% mais ondas gravitacionais. Eles agora prevêem que irão capturar dezenas desses eventos raramente detectados durante o experimento em andamento do LIGO executado até abril de 2020, que poderia transformar sua compreensão dos fenômenos. A colaboração publicou suas descobertas hoje na revista Cartas de revisão física .

"Este é realmente o ponto de viragem, porque agora podemos realmente fazer estatísticas "com todas essas detecções, disse Lisa Barsotti, um astrofísico do MIT e um dos cientistas que lideram o esforço. "É por isso que está se tornando uma nova era na astronomia de ondas gravitacionais."

Os detectores do LIGO em Hanford, Washington e Livingston, Louisiana revela uma onda gravitacional de entrada usando interferômetros gigantes. Isso envolve lasers ricocheteando em espelhos e viajando ao longo de dois braços em forma de L com 4 quilômetros de comprimento. Uma onda gravitacional estica os braços de modo que o par de feixes de laser fica fora de fase.

Mas a capacidade dos físicos de detectar um sinal tão pequeno é limitada por um ruído quântico aparentemente intransponível, devido a flutuações aleatórias que modulam ligeiramente o tempo de chegada dos fótons, os menores bits quânticos de luz laser. Para remediar isso, Barsotti e seus colegas usam um "espremedor quântico", “um cristal na cavidade dos braços do interferômetro que manipula as interações entre o laser e o vácuo quântico e produz flutuações menores entre os fótons.

A conquista reuniu experiência em física quântica e astrofísica e permite detecções mais sensíveis de buracos negros e estrelas de nêutrons extremamente densas quando se chocam. Outros objetos em colisão, como explosões de supernovas e estrelas mais típicas, criar ondas gravitacionais que ainda são muito pequenas para serem detectadas com as tecnologias atuais.

Dispositivos de compressão quântica semelhantes também estão sendo testados por contrapartes europeias do LIGO em Advanced Virgo, usando detectores construídos no norte da Itália. Barsotti prevê que a luz compactada quântica se tornará o padrão para todos os detectores de próxima geração, como o proposto Cosmic Explorer, que teria braços estendendo-se por 40 quilômetros no solo, aumentando ainda mais sua sensibilidade.

Esta história foi republicada por cortesia de Inside Science. Leia a história original aqui. Usado com permissão. Inside Science é um serviço de notícias editorialmente independente do American Institute of Physics.