12 октября 2021

В лаборатории LIGO модернизированы зеркала детекторов графитационных волн

В настоящее время сотрудники гравитационной обсерватории LIGO, обсерватории, которая впервые в истории науки зарегистрировала гравитационные волны, ведут ряд работ по модернизации оборудования. После этой модернизации оборудование обсерватории обретет большую чувствительность и сможет регистрировать более слабые волны, прибывающие к нам из более далеких глубин Вселенной.

Напомним, что в состав обсерватории LIGO входит два идентичных сооружения, одно в Хенфорде, штат Вашингтон, и второе - в Ливингстоне, штат Луизиана. В 2015 году эти два датчика обнаружили пакет гравитационных волн от столкновения двух черных дыр. Позже к наблюдениям присоединился европейский датчик гравитационных волн Virgo и совместными усилиями этих двух средств были зарегистрированы волны от событий с участием не только черных дыр, но и нейтронных звезд.

Чувствительность гравитационных датчиков напрямую зависит от качества используемых в них зеркал, от которых отражаются лучи лазерного света. Следовательно, чем больше величина коэффициента отражения зеркала, тем больше будет чувствительность датчика в целом. Не так давно группа ученых LIGO разработала состав нового покрытия для зеркал датчика, состоящего из комбинации окиси титана и окиси германия. И это покрытие позволит в два раза уменьшить собственный шум, на фоне которого могут теряться слабые гравитационные сигналы.

Проведенные измерения показали, что новое покрытие так же рассеивает наименьшее количество энергии по сравнению со всеми другими видами аналогичных материалов. Это, в свою очередь, позволит понизить мощность лазеров, свет от которых немного нагревает зеркала, что становится источником дополнительных тепловых шумов.

Уменьшение фонового шума в два раза позволит поднять чувствительность датчика в восемь раз. И если сейчас датчик регистрирует гравитационные волны в среднем раз в неделю, то с зеркалами с новым покрытием он будет делать это минимум один раз в день или чаще.

Новое покрытие будет нанесено на зеркала LIGO на этапе подготовки к пятому периоду наблюдений, который начнется где-то в середине текущего десятилетия. Отметим, что сейчас полным ходом идет четвертый период, который является последним в рамках программы Advanced LIGO.