Новый детектор гравитационных волн почти готов к поиску

Новый детектор под названием KAGRA нацелен на обнаружение пульсаций пространства-времени, используя передовые технологии: охлаждение ключевых компонентов до температур, колеблющихся чуть выше абсолютного нуля, и размещение сверхчувствительной установки в огромной подземной пещере.

Ученые из KAGRA, расположенного в Камиоке, Япония, теперь получают результаты своих первых ультрахолодных испытаний. Эти эксперименты предполагают, что детектор должен быть готов начать поиск гравитационных волн в конце 2019 года, сообщается на сайте arXiv.org.

Новый детектор присоединится к аналогичным инструментам в поисках мельчайших космических волнений, которые рождаются в результате катастрофических событий, таких, как столкновения черных дыр. Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO имеет два детектора, расположенных в Хэнфорде и Ливингстоне. Другая обсерватория, Virgo, расположена недалеко от Пизы, в Италии. Эти детекторы установлены над землей и не используют технику охлаждения, что делает KAGRA первым в своем роде.

KAGRA состоит из двух 3-километровых тоннелей, расположенных в форме буквы «L». Внутри каждого лазерный луч отражается между двумя зеркалами, расположенными на обоих концах. Свет действует как гигантский измерительный стержень, фиксируя крошечные изменения длины каждого тоннеля, которые могут быть вызваны проходящей гравитационной волной, растягивающей и сжимающей пространство-время.

Поскольку детекторы гравитационных волн измеряют изменения длины меньше, чем диаметр протона, незначительные эффекты, такие как покачивание молекул на поверхностях зеркал, могут мешать измерениям. Охлаждение зеркал до температуры 20 кельвинов (–253 ° по Цельсию) ограничивает это колебание.

В новых испытаниях, проведенных весной 2018 года, исследователи охладили только одно из четырех зеркал KAGRA, говорит руководитель проекта Такааки Кадзита из Токийского университета. Когда детектор запустится по-настоящему, остальные зеркала тоже будут охлаждены.

Добавление KAGRA к существующим обсерваториям должно помочь ученым улучшить свои исследования того, откуда происходят гравитационные колебания. Как только ученые обнаруживают сигнал гравитационной волны, они предупреждают астрономов, которые ищут свет от катаклизма, который породил волны, в надежде лучше понять событие. Наличие дополнительного детектора гравитационных волн в другой части мира поможет лучше триангулировать источники волн.

KAGRA Collaboration. First cryogenic test operation of underground km-scale gravitational-wave observatory KAGRA. arXiv:1901.03569. Posted January 14, 2019.