Zacznijmy od tego, że wspomniany detektor został zaprojektowany tak, aby mógł wykrywać fale grawitacyjne, które można porównać do fal rozchodzących się na tafli wody po tym, jak wrzuciliśmy do niej kamień. Oczywiście skala i źródło tych fal są zgoła odmienne, ponieważ mowa o sygnałach generowanych na przykład poprzez zderzenia czarnych dziur. Po latach wreszcie udało się wykryć poszlaki wskazujące na istnienie takich fal, a w 2017 roku przyznano nawet nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki związaną z tym niezwykłym odkryciem.
Czytaj też: Dwie czarne dziury krążą wokół siebie i nigdy się ze sobą nie zderzą. To miało być niemożliwe
LIGO, czyli Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, zapisał się niedawno w historii osiągania kwantowych granic, co było możliwe dzięki technice ściskania światła. W ten sposób możliwe stało się zwiększenie czułości prowadzonych pomiarów i lokalizowanie nawet o 60 procent więcej martwych gwiazd doznających fuzji z innymi obiektami niż miało to miejsce do tej pory. To oczywiście zapewnia znacznie lepsze rezultaty w kontekście wykrywania takich zjawisk.
Kulisy ostatnich eksperymentów zostały zaprezentowane na łamach Physical Review X. Instrumenty znajdujące się na wyposażeniu LIGO pozwalają na wykrywanie nawet najmniejszych różnic w rozchodzącej się wiązce światła. Mówimy o odchyleniach tak niewyobrażalnie małych, że niemożliwych do zidentyfikowania bezpośrednio z wykorzystaniem ludzkich zmysłów. Trzeba więc pomocy ze strony technologii, choć nawet ona nie zawsze daje radę.
Detektor fal grawitacyjnych LIGO pozwala na wykrywanie sygnałów powstających na przykład za sprawą zderzeń czarnych dziur
Z tego względu naukowcy musieli wykorzystać technikę, dzięki której ich działania miały sens nawet w skali subatomowej. Zastosowana przez członków zespołu badawczego metoda ściskania światła jest przez nich porównywana do naciskania balonu, co sprawia, że gdy wywieramy nacisk z jednej strony, to z drugiej stanie się on większy. W odniesieniu do światła taki zabieg pozwala na wykonywanie dokładniejszych pomiarów.
Wcześniej musieliśmy wybrać, gdzie LIGO będzie bardziej precyzyjny. Teraz możemy zjeść ciastko, a jednocześnie je mieć. Od jakiegoś czasu wiedzieliśmy, jak zapisać równania, aby to zadziałało, ale do tej pory nie było jasne, czy faktycznie możemy to zrobić. To jak science fiction. wyjaśnia Rana Adhikari z Caltech
Czytaj też: Nadprzewodząca kamera pobiła wszelkie rekordy. To urządzenie uwieczni niemal wszystko
Za pośrednictwem kryształów fotony podróżujące długimi na 4 kilometry rurami zmieniają się w dwa splątane fotony o niższych poziomach energetycznych. Te wchodzą w interakcje z wiązkami laserowymi, co sprawia, że gdy w zasięgu pojawią się fale grawitacyjne, to wspomniane wiązki mogą posłużyć do odebrania sygnałów na drugim końcu. Co istotne, proponowane podejście jest bardzo elastyczne i pozwala na wzmacnianie zarówno wyższych, jak i niższych częstotliwości. W praktyce powinno się to przełożyć na zwiększenie liczby wykrytych źródeł emitujących fale grawitacyjne.