أضواء على الأبحاث

قفزةٌ نوعية في قدرة كواشف الأمواج الكونية

  • Published online:

Matt Heintze/CALTECH/MIT/LIGO LAB/SPL

أجرى الباحثون تجربتين أظهرتا إمكانية مضاعفة حساسية كواشف الأمواج الثقالية.

تُعرف هذه الكواشف بمقياسات التداخل (موضحة بالصورة: في أثناء العمل داخل «مرصد الأمواج الثقالية بالتداخل الليزري»)، وتعمل على استشعار التموُّجات الناتجة عمَّا يقع في الزمكان من أحداث، مثل اصطدام الثقوب السوداء. ويتصل بكلٍّ من هذه الكواشف عددٌ من الأنابيب الطويلة المفرَّغة من الهواء، يمرُّ عبرها ضوء الليزر، وينعكس بين المرايا المثبتة في نهايات تلك الأنابيب.

وقد أمكن رفع حساسية هذه المقاييس عند الترددات العالية نسبيًا عبر آلية «ضغط الفراغ»؛ عن طريق التعديل في خصائص الضوء الليزري، لتصل فوتوناته إلى المستشعرات على نحو أكثر انتظامًا من ذي قبل. غير أنَّ هذه الآلية قد تؤدي إلى تراجع حساسيته للأمواج الثقالية ذات الترددات المنخفضة.

ثمة نوع آخر من ضغط الفراغ، يعتمد على التخزين المؤقت للضوء بين مرآتين إضافيتين، مما يحسِّن من حساسية المقياس عند التردُّدات العالية والمنخفضة على السواء. توصَّل إلى هذا النوع فريقٌ من الباحثين، يضمُّ إليونورا كابوكاسا وماتيو ليوناردي من «مرصد اليابان الفلكي الوطني» في طوكيو، بالتعاون مع فريق آخر منفصل، يقوده لي ماكالر وكريستوفر ويتل من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في كامبريدج، بالولايات المتحدة. ومن الجدير بالذكر أنَّ اعتماد هذه الطريقة في المنشآت الحالية سوف يتطلب بناء عدد إضافي من المرايا والأنابيب المفرغة.

Phys. Rev. Lett. 124, 171101; 171102 (2020)