Una visualización de una simulación de supercomputadora de agujeros negros fusionados que envían ondas gravitacionales. Crédito: NASA/C. Henze
Científicos de ondas gravitacionales de la Universidad de Australia Occidental lideraron el desarrollo de un nuevo sensor de modo láser con una precisión sin precedentes que se utilizará para sondear el interior de las estrellas de neutrones y probar los límites fundamentales de la relatividad general.
El Dr. Aaron Jones, investigador asociado del Centro de Excelencia para el Descubrimiento de Ondas Gravitacionales (OzGrav-UWA) de la UWA, dijo que la UWA coordinó una colaboración global de expertos en ondas gravitacionales, metasuperficies y fotónica para ser pioneros en un nuevo método para medir estructuras de luz llamados «modos propios».
«Los detectores de ondas gravitacionales como LIGO, Virgo y KAGRA almacenan una enorme cantidad de potencia óptica y se utilizan varios pares de espejos para aumentar la cantidad de luz láser almacenada a lo largo de los enormes brazos del detector», dijo el Dr. Jones.
«Sin embargo, cada uno de estos pares tiene pequeñas distorsiones que dispersan la luz lejos de la forma perfecta del rayo láser, lo que puede causar un exceso de ruido en el detector, lo que limita la sensibilidad y desconecta el detector.
«Queríamos probar una idea que nos permitiera acercarnos al rayo láser y buscar los pequeños ‘movimientos’ en la potencia que pueden limitar la sensibilidad de los detectores».
El Dr. Jones dijo que se encuentra un problema similar en la industria de las telecomunicaciones, donde los científicos están investigando formas de utilizar múltiples modos propios para transportar más datos por fibras ópticas.
«Los científicos de telecomunicaciones han desarrollado una forma de medir los modos propios utilizando un aparato simple, pero no es lo suficientemente sensible para nuestros propósitos», dijo. «Tuvimos la idea de usar una metasuperficie, una superficie ultradelgada con un patrón especial codificado en un tamaño de sublongitud de onda, y nos pusimos en contacto con colaboradores que pudieran ayudarnos a crear una».
La configuración de prueba de concepto que desarrolló el equipo era más de mil veces más sensible que el aparato original desarrollado por los científicos de telecomunicaciones y los investigadores ahora buscarán traducir este trabajo en detectores de ondas gravitacionales.
El profesor asociado de investigación principal de OzGrav-UWA, Chunnong Zhao, dijo que el desarrollo es otro paso adelante en la detección y el análisis de la información transportada por las ondas gravitacionales, lo que nos permite observar el universo de nuevas maneras.
«Resolver el problema de detección de modo en futuros detectores de ondas gravitacionales es esencial si queremos comprender el interior de las estrellas de neutrones y promover nuestra observación del universo de una manera que nunca antes fue posible», dijo el profesor asociado Zhao.
El estudio ha sido aceptado para su publicación en Examen físico A.
Un modelo de detector de ondas gravitacionales interactivo diseñado para educar en museos y ferias
Descomposición del modo espacial mejorado de la metasuperficie, arXiv:2109.04663v2 [physics.optics] arxiv.org/abs/2109.04663
Citación: Nuevo avance láser para ayudar a comprender las ondas gravitacionales (30 de mayo de 2022) recuperado el 30 de mayo de 2022 de https://phys.org/news/2022-05-laser-breakthrough-gravitational.html
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