Визуализация суперкомпьютерной симуляции слияния черных дыр, испускающих гравитационные волны. Предоставлено: НАСА/C. Хенце

Научный сотрудник Центра передового опыта UWA по открытию гравитационных волн (OzGrav-UWA) доктор Аарон Джонс сказал, что UWA координировал глобальное сотрудничество экспертов по гравитационным волнам, метаповерхностям и фотонике, чтобы разработать новый метод измерения структур света, называемый «собственными модами».

«Детекторы гравитационных волн, такие как LIGO, Virgo и KAGRA, хранят огромное количество оптической энергии, и несколько пар зеркал используются для увеличения количества лазерного света, хранящегося вдоль массивных плеч детектора», — сказал доктор Джонс.

«Однако каждая из этих пар имеет небольшие искажения, которые рассеивают свет от идеальной формы лазерного луча, что может вызвать избыточный шум в детекторе, ограничивая чувствительность и отключая детектор.

«Мы хотели проверить идею, которая позволила бы нам увеличивать лазерный луч и искать небольшие «колебания» мощности, которые могут ограничивать чувствительность детекторов».

Доктор Джонс сказал, что аналогичная проблема возникает в телекоммуникационной отрасли, где ученые изучают способы использования нескольких собственных мод для передачи большего количества данных по оптическим волокнам.

«Ученые в области телекоммуникаций разработали способ измерения собственных колебаний с помощью простого прибора, но он недостаточно чувствителен для наших целей», — сказал он. «У нас возникла идея использовать метаповерхность — ультратонкую поверхность со специальным рисунком, закодированным в субволновом размере, — и мы обратились к сотрудникам, которые могли бы помочь нам создать ее».

Проверочная установка, разработанная командой, была более чем в тысячу раз более чувствительна, чем исходный аппарат, разработанный учеными-телекоммуникациями, и теперь исследователи попытаются воплотить эту работу в детекторах гравитационных волн.

Главный исследователь OzGrav-UWA, доцент Чуньнун Чжао, сказал, что разработка является еще одним шагом вперед в обнаружении и анализе информации, переносимой гравитационными волнами , что позволяет нам по-новому наблюдать за Вселенной.

«Решение проблемы определения режима в будущих детекторах гравитационных волн имеет важное значение, если мы хотим понять внутренности нейтронных звезд и продолжить наше наблюдение за Вселенной так, как никогда раньше», — сказал доцент Чжао.

Исследование было принято к публикации в журнале Physical Review A.