Исследователи Калифорнийского университета сообщили об успешной разработке и тестировании прототипа FROSTI для обсерватории LIGO. Звучит сложно? Сейчас разберемся.
Впервые гипотеза о существовании гравитационных волн была выдвинута еще в 1916 году в рамках общей теории относительности Альберта Эйнштейна, однако только спустя почти 100 лет в 2015 году, их удалось зафиксировать с помощью лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO). Суть заключается в том, что огромные зеркала диаметром 34 см, толщиной 20 см и массой 40 кг подвешены на расстоянии нескольких десятков километров, и между ними с помощью мощного лазерного луча измеряется расстояние. При взаимодействии двух массивных тел, например, вращении двух нейтронных звёзд или слиянии двух черных дыр, возникает искривление в ткани пространства-времени – это и есть гравитационная волна. Проходя через детектор, она вызывает незначительное изменение расстояния между зеркалами, которое улавливается лазерами.
Хотя эти волны уже были обнаружены, задача состоит в повышении эффективности детектора LIGO для более чёткого их определения. По этой причине учёные прилагают все усилия, чтобы исключить любые колебания и внешние воздействия, способные нарушить работу зеркал и ослабить уловленный сигнал гравитационных волн. Ключевая трудность связана с воздействием лазерных лучей, используемых для измерения расстояний: тепло, которое они создают, приводит к неровному нагреву поверхности зеркал и её деформации.
Для решения этой проблемы и разработана новая система FROSTI. Эта система противодействует искажениям, вызванным интенсивным лазерным нагревом в оптике LIGO. FROSTI подогревает зеркала контролируемым образом, возвращая им исходную оптическую конфигурацию и устраняя искажения, при этом избегая создания лишнего шума, который мог бы быть ошибочно принят за гравитационную волну.
Как предполагают ученые, новая технология повысит чувствительность детектора LIGO в 10 раз. В случае успешной реализации, разработчики в дальнейшем планируют адаптировать FROSTI к 440-килограммовым зеркалам для новой обсерватории Cosmic Explorer.