Observatorul interferometru laser de unde gravita?ionale

Observatorul interferometru laser de unde gravita?ionale , cunoscut sub acronimul LIGO (din englez? Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory ), este un experiment de fizic? la scar? mare in scopul detect?rii directe a undelor gravita?ionale . LIGO e un proiect comun al cercet?torilor de la MIT , Caltech ?i multe alte universit??i ?i institute, ini?iat in anul 1992 de Kip Thorne ?i Ronald Drever.

La 11 februarie 2016 LIGO a anun?at detectarea undelor gravita?ionale. ^[1]^[2]^[3]

Modul de func?ionare [ modificare | modificare surs? ]

Observatorul LIGO e compus din interferometrul primar, ce const? in dou? fascicule aflate la 4 km, formand astfel un interferometru de tip Michelson. Un laser Nd:YAG de 1064 nm emite un fascicul cu putere de 20W, care trece printr-o oglind? se reciclare a puterii. Oglinda transmite pe deplin lumina incident? ?i reflect? lumina din cealalt? parte, cauzand cre?terea puterii campului luminos dintre oglind? ?i divizorul de fascicul ulterior de 700 W. De la separatorul de fascicul, lumina se deplaseaz? de-lungul de dou? bra?e octogonale, iar oglinzile par?ial reflectorizante se creeaz? cavit??i Fabry-Perot, ceea ce cre?te lungimea efectiv? a luminii de pe bra?, rezultand o putere a campului luminos de 100 kW.

Cand trece o und? gravita?ional? este dat? formula:

${\frac {\delta L}{L}}=C\times h$

Aceasta arat? fluctua?ia lungimii cavit??ilor cand trece o asemenea und?, h fiind amplitudinea undei ?i C un factor geometric relativ mai mic sau egal cu 1, ce depinde de orientarea cavit??ii ?i raza incident?. Pe scurt lumina din cavitate devine u?or defazat? fa?? de lumina care intr?. Prin urmare, cavitatea va pierde periodic foarte pu?in coeren??, iar fasciculele, care sunt reglate pentru a interfera distructiv la detector, vor avea o detonare foarte u?oar?, care variaz? periodic. Acest lucru are ca rezultat un semnal m?surabil.

Dup? un echivalent de aproximativ 280 de c?l?torii pe o lungime de 4 km pan? la oglinzile indep?rtate ?i inapoi,[66] cele dou? fascicule separate p?r?sesc bra?ele ?i se recombin? la separatorul de fascicul. Fasciculele care se intorc de la dou? bra?e sunt men?inute defazate, astfel incat atunci cand bra?ele sunt atat in ??coeren??, cat ?i in interferen?? (ca atunci cand nu trece nicio und? gravita?ional?), undele lor luminoase se scad ?i nicio lumin? nu ar trebui s? ajung? la fotodiod?. Cand o und? gravita?ional? trece prin interferometru, distan?ele de-a lungul bra?elor interferometrului sunt scurtate ?i prelungite, determinand ca fasciculele s? devin? pu?in defazate. Acest lucru duce la intrarea in faz? a fasciculelor, creand o rezonan??, prin urmare, o parte de lumin? ajunge la fotodiod?, indicand un semnal. Lumina care nu con?ine semnal este returnat? la interferometru folosind o oglind? de reciclare a puterii, crescand astfel puterea luminii in bra?e. In func?ionarea efectiv?, sursele de zgomot pot provoca mi?care in optic?, care produce efecte similare cu semnalele de unde gravita?ionale reale; o mare parte din arta ?i complexitatea instrumentului const? in g?sirea unor modalit??i de a reduce aceste mi?c?ri false ale oglinzilor. Observatorii compar? semnalele de la ambele site-uri pentru a reduce efectele zgomotului.

Viitorul proiectului [ modificare | modificare surs? ]

In 2037 NASA ?i ESA pl?nuiesc lansarea lui LISA (Laser Interferometer Space Antenna) , un senzor de detectare a undelor gravita?ionale. ^[4] Sistemul interferometric va fi compus din trei sateli?i afla?i la 2,5 milioane de kilometri, formand un triunghi echilateral , dispu?i pe o orbit? heliocentric?. Fiecare dintre ace?ti sateli?i con?ine cate dou? mase de referin??, aflate in c?dere liber?. Rolul lor este de a elimina perturba?iile exterioare, precum vantul solar. Practic, ele pot elimina perturba?ii pan? la o miliardime de metru.

Fiecare satelit emite dou? fascicule laser spre celelalte, iar spre deosebire de interferometrele de tip Michelson, fasciculele laser nu vor fi reflectate. Aceasta e posibil, c?ci distan?? dintre sateli?i va fi foarte mare, iar puterea luminoas? recep?ionat? va fi de ordinul picowa?ilor. Din acest motiv, fasciculele vor combinate intr-un interferometru numeric.

Cum undele gravita?ionale creaz? perturb?ri ale structurii continuului spa?iu-timp, ducand la o distan?are u?oar? a celor trei sateli?i. Prin tehnici interferometrice se va m?sura cu acurate?e distan?? dintre sateli?i. LISA poate detecta unde de joas? frecven?e (aflate intre 0,1 ?i 100 mHz) ce nu sunt accesibile telescoapelor terestre.

De asemenea, Romania va contribui la acest proiect cu CAS ( Constellation Acquisition Sensor ), care va avea rolul de a verifica alinierea celor trei sateli?i, permi?and achizi?ionarea fasciculelor laser de detectori interferometrice. ^[4]

Note [ modificare | modificare surs? ]

^ News Release: Gravitational Waves Detected 100 Years After Einstein's Prediction (accesat la 11 februarie 2016)
^ LIGO Caltech: LIGO Detected Gravitational Waves from Black Holes (accesat la 11 februarie 2016)
^ Davide Castelvecchi & Alexandra Witze: Einstein's gravitational waves found at last (accesat la 11 februarie 2016)
^ ^a ^b Cristian Roman ( 24 august 2022 ), ?O coliziune cosmic? gigantic?” , ?tiin?? ?i Tehnic? , accesat in 31 august 2022

Vezi ?i [ modificare | modificare surs? ]

Commons

Wikimedia Commons con?ine materiale multimedia legate de Observatorul interferometru laser de unde gravita?ionale

[1] News Release: Gravitational Waves Detected 100 Years After Einstein's Prediction (accesat la 11 februarie 2016)

[2] LIGO Caltech: LIGO Detected Gravitational Waves from Black Holes (accesat la 11 februarie 2016)

[3] Davide Castelvecchi & Alexandra Witze: Einstein's gravitational waves found at last (accesat la 11 februarie 2016)

[stiintasitehnica-4] Cristian Roman ( 24 august 2022 ), ?O coliziune cosmic? gigantic?” , ?tiin?? ?i Tehnic? , accesat in 31 august 2022

[1]

[2]

[3]

[4]