Cientistas de ondas gravitacionais da Universidade da Austrália Ocidental lideraram o desenvolvimento de um novo sensor de modo laser com precisão sem precedentes que será usado para sondar o interior de estrelas de nêutrons e testar os limites fundamentais da relatividade geral.
Pesquisador Associado do Centro de Excelência para Descoberta de Ondas Gravitacionais da UWA (OzGrav-UWA) Dr. Aaron Jones disse que a UWA coordenou uma colaboração global de especialistas em ondas gravitacionais, metasuperfícies e fotônica para abrir um novo método para medir estruturas de luz chamadas "automodos".

"Detetores de ondas gravitacionais como LIGO, Virgo e KAGRA armazenam uma enorme quantidade de energia óptica e vários pares de espelhos são usados ​​para aumentar a quantidade de luz laser armazenada ao longo dos braços maciços do detector", disse Dr. Jones.

"No entanto, cada um desses pares tem pequenas distorções que dispersam a luz do formato perfeito do feixe de laser, o que pode causar excesso de ruído no detector, limitando a sensibilidade e deixando o detector offline.

"Queríamos testar uma ideia que nos permitisse ampliar o feixe de laser e procurar as pequenas 'manobras' no poder que podem limitar a sensibilidade dos detectores."

Dr. Jones disse que um problema semelhante é encontrado na indústria de telecomunicações, onde os cientistas estão investigando maneiras de usar vários modos próprios para transportar mais dados por fibras ópticas.

"Os cientistas de telecomunicações desenvolveram uma maneira de medir os modos próprios usando um aparelho simples, mas não é sensível o suficiente para nossos propósitos", disse ele. "Tivemos a ideia de usar uma metasuperfície - uma superfície ultrafina com um padrão especial codificado em tamanho sub-comprimento de onda - e contatamos colaboradores que poderiam nos ajudar a fazer uma."

A configuração de prova de conceito que a equipe desenvolveu foi mais de mil vezes mais sensível do que o aparelho original desenvolvido por cientistas de telecomunicações e os pesquisadores agora procurarão traduzir esse trabalho em detectores de ondas gravitacionais.

O pesquisador-chefe da OzGrav-UWA, professor associado Chunnong Zhao, disse que o desenvolvimento é mais um passo à frente na detecção e análise das informações transportadas pelas ondas gravitacionais, permitindo-nos observar o universo de novas maneiras.

“Resolver o problema de detecção de modo em futuros detectores de ondas gravitacionais é essencial se quisermos entender o interior das estrelas de nêutrons e aprofundar nossa observação do universo de uma maneira nunca antes possível”, disse o professor associado Zhao.

O estudo foi aceito para publicação na Physical Review A . + Explorar mais

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