Visualización de una simulación por superordenador de agujeros negros en fusión que emiten ondas gravitacionales. Crédito: NASA/C. Henze
Científicos especializados en ondas gravitacionales de la Universidad de Australia Occidental han dirigido 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 poner a prueba los límites fundamentales de la relatividad general.
El Dr. Aaron Jones, investigador asociado del Centro de Excelencia para el Descubrimiento de Ondas Gravitacionales de la UWA (OzGrav-UWA), dijo que la UWA coordinó una colaboración global de expertos en ondas gravitacionales, metasuperficies y fotónica para ser pionera en un nuevo método para medir las estructuras de la luz llamadas «modos propios».
«Los detectores de ondas gravitacionales como LIGO, Virgo y KAGRA almacenan una enorme cantidad de energía 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, limitando la sensibilidad y dejando al detector fuera de servicio.
«Queríamos probar una idea que nos permitiera acercarnos al rayo láser y buscar los pequeños ‘meneos’ de potencia que pueden limitar la sensibilidad de los detectores».
El Dr. Jones dijo que un problema similar se da en la industria de las telecomunicaciones, donde los científicos están investigando formas de utilizar múltiples modos propios para transportar más datos por las fibras ópticas.
«Los científicos del sector de las telecomunicaciones han desarrollado una forma de medir los modos propios con un aparato sencillo, pero no es lo suficientemente sensible para nuestros fines», explica. «Tuvimos la idea de utilizar una metasuperficie -una superficie ultrafina con un patrón especial codificado en sub-longitud de onda- y nos pusimos en contacto con colaboradores que pudieran ayudarnos a fabricar una».
La prueba de concepto desarrollada por el equipo era más de mil veces más sensible que el aparato original desarrollado por los científicos de telecomunicaciones y los investigadores tratarán ahora de trasladar este trabajo a los detectores de ondas gravitacionales.
El investigador jefe de OzGrav-UWA, el profesor asociado Chunnong Zhao, dijo que el desarrollo es otro paso adelante en la detección y el análisis de la información que transportan las ondas gravitacionales, lo que nos permite observar el universo de nuevas maneras.
«Resolver el problema de la detección de modos en los futuros detectores de ondas gravitacionales es esencial si queremos entender el interior de las estrellas de neutrones y avanzar en nuestra observación del universo de una manera nunca antes posible», dijo el profesor asociado Zhao.
El estudio ha sido aceptado para su publicación en Physical Review A.
Un modelo interactivo de detector de ondas gravitacionales diseñado para educar en museos y ferias
Más información:
Descomposición de modos espaciales mejorada de la metasuperficie, arXiv:2109.04663v2 [physics.optics] arxiv.org/abs/2109.04663
Proporcionado por
Universidad de Australia Occidental
Cita:
Un nuevo avance del láser ayudará a entender las ondas gravitacionales (2022, 30 de mayo)
recuperado el 30 de mayo de 2022
en https://phys.org/news/2022-05-laser-breakthrough-gravitational.html
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