设计更高精度的引力波探测装置

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作者：Aaron Jones

翻译：艾宇熙

校对：郑修肸 梁美珍

排版：简稚珉

后台：胡永葳 李子琦 李鸣晨

原文链接：

https://scitechdaily.com/gravitational-wave-scientists-pioneer-new-laser-mode-sensor-with-unprecedented-precision/

图注：引力波的艺术想象图。

在激光中存在一些特定的结构，被称为“本征模式”。近日，一个国际合作团队提出了一种高精度测量这些本征模式的方法，参与其中的包括引力波、超表面和光电子领域的专家。

在引力波探测器巨大的探测臂中，运用了几组镜面来延长激光的光路。然而每一组镜面都会在与激光的相互作用中对激光产生微扰，导致激光相比原本的形态发生散射。这种散射的累积会导致信号的噪声产生，影响探测器的精度，并可能导致探测器关机。

在近期提交的研究中，来自荷兰阿姆斯特丹自由大学的Andreas Freise教授写道：像LIGO、Virgo、KAGRA这样的引力波探测器蕴含着大量的光能。我们希望开发一种能够看到激光内部细节的方法，在激光内部的微小波动可能会限制探测器的精度。

在电信业中也存在类似的问题，科学家们希望能用多种本征模式通过光纤传递更多的信息。来自引力波卓越发现中心（OzGrav）的研究者Aaron Jones（同时他也是西澳大学的教授）解释说：“电信领域的科学家们已经开发出了一种用简单仪器测量本征模式的方法，但这对于我们的需求还不够。我们希望利用超表面来测量本征模式，并且联系了相关领域的合作者来帮我们构建一个超表面。”

图注：研究所提出的包含激光、镜面和超表面的装置。

图源：OzGrav

在这项研究中，研究者对一个比先前的检测手段灵敏度高1000倍的方法进行了概念上的证明。他们希望能将这个方法应用于外来的引力波探测器中，这种精度可以用于探测中子星的结构，并有助于广义相对论的基础研究。

任职于同一中心和西澳大学的赵教授也表示，未来的引力波探测中，特别是处理与中子星内部结构相关的问题时，解决模式感知的问题非常关键。

责任编辑：黄婧

牧夫新媒体编辑部

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图注：詹姆斯·韦伯太空望远镜将于2022年7月12日发布首张全彩图像和光谱数据。