Dolar 13,7033
Euro 15,5541
Altın 785,05
BİST 2.005
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 13 °C
Sağanak Yağışlı

Yerçekimi Dalgası Gözlemevi için Yeni Ayna Kaplamaları ile LIGO’nun Evrendeki Erişimini Genişletme

04.11.2021
53
Yerçekimi Dalgası Gözlemevi için Yeni Ayna Kaplamaları ile LIGO’nun Evrendeki Erişimini Genişletme
Disk Titreşim Ayna Testi

Tüm ölçüm prosedürünün tamamlanması birkaç saat sürer ve tamamen otomatiktir ve ya uzaktan ya da laboratuvar iş istasyonundan kontrol edilir. Bilgisayar ekranlarının üzerindeki renkli görüntüler, diskin titreşme şekillerinden bazılarını gösterir. Bu titreşim modları cihaz tarafından algılanabilir ve test edilen ayna malzemesinin özelliklerini belirlemek için kullanılır. Kredi bilgileri: Caltech

Yeni ayna kaplamaları alan hacmini artıracak LİGO sonraki çalıştırmasında inceleyebilir.

LIGO’nun 2015 yılında çığır açan tespitinden bu yana, yerçekimi dalgaları Bir çift çarpışan kara delik tarafından üretilen gözlemevi, Avrupalı ​​ortak tesisi Virgo ile birlikte, uzayda ve zamanda dalgalanmalar gönderen düzinelerce benzer kozmik gürleme tespit etti.

Gelecekte, biri Hanford, Washington ve diğeri Livingston, Louisiana’da bulunan Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilen LIGO gözlemevlerinde giderek daha fazla yükseltme yapıldıkça, tesislerin giderek artan sayıda bu aşırı kozmik olayları tespit etmesi bekleniyor. Bu gözlemler, kara deliklerin nasıl oluştuğu ve evrenimizin bileşenlerinin nasıl üretildiği gibi evrenimizle ilgili temel gizemlerin çözülmesine yardımcı olacaktır.

Araştırmacılar LIGO Aynaları için Kaplamaları Test Ediyor

Araştırmacılar, LIGO aynaları için kaplamaları, gerçek aynalardan daha küçük olan ve dolayısıyla kullanımı daha kolay olan cam disklere yerleştirerek test ediyor. Bu test disklerinden birinin saklama kabından çıkarıldığı burada gösterilmektedir. Kredi bilgileri: Caltech

Gözlemevlerinin hassasiyetini arttırmada önemli bir faktör, aletlerin kalbinde yer alan cam aynaların üzerindeki kaplamalardır. Her 40 kiloluk (88 kiloluk) ayna (iki LIGO gözlemevindeki her dedektörde dört tane vardır), camı esasen aynaya dönüştüren yansıtıcı malzemelerle kaplanmıştır. Aynalar, geçen yerçekimi dalgalarına duyarlı lazer ışınlarını yansıtır.

Genel olarak, aynalar ne kadar yansıtıcı olursa, cihaz o kadar hassas olur, ancak bir yakalama var: Aynaları yansıtıcı yapan kaplamalar, cihazda arka plan gürültüsüne de yol açabilir – ilgili yerçekimi dalgası sinyallerini maskeleyen gürültü.

Metal Oksit Kaplamanın İnce Katmanı

Fotoğraftaki pembemsi renk, yüzeyde biriken ince bir metal oksit kaplama tabakasından kaynaklanmaktadır. Kredi bilgileri: Caltech

Şimdi, LIGO ekibi tarafından yapılan yeni bir çalışma, titanyum oksit ve germanyum oksitten yapılmış yeni bir ayna kaplama tipini tanımlıyor ve LIGO’nun aynalarındaki arka plan gürültüsünü nasıl iki kat azaltabileceğini, böylece LIGO’nun inceleyebileceği alan hacmini nasıl artırabileceğini özetliyor. sekiz faktörü ile.

Caltech’te LIGO kıdemli araştırma bilimcisi ve dergide yer alan çalışma hakkında bir makalenin baş yazarı Gabriele Vajente, “Bugün mümkün olanın sınırında bir materyal bulmak istedik” diyor. Fiziksel İnceleme Mektupları. “Evrenin astronomik olarak büyük ölçeğini inceleme yeteneğimiz, bu çok küçük mikroskobik uzayda olanlarla sınırlıdır.”

Vakum Odası Ölçüm Sistemi

Vakum odası pencerelerinden birinden ölçüm sisteminin bir görünümü. Kırmızı noktalar, prob lazer ışını tarafından üretilir. Kredi bilgileri: Caltech

Caltech LIGO Laboratuvarı yönetici direktörü David Reitze, “Bu yeni kaplamalarla, yerçekimi dalgalarının tespit oranını haftada bir defadan günde bir defaya veya daha fazlasına çıkarmayı umuyoruz” diyor.

Telekomünikasyon ve yarı iletkenler alanlarında gelecekte uygulamaları olabilecek araştırma, Caltech; Colorado Eyalet Üniversitesi; Montreal Üniversitesi; ve kaplamaların karakterizasyonunda SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’ndaki senkrotronu kullanılan Stanford Üniversitesi.

İç Ölçüm Vakum Odası

Ölçüm vakum odasının içinin bir görünümü: aynı anda farklı malzemelerle dört numune ölçülebilir. Kredi bilgileri: Caltech

LIGO, interferometre adı verilen dedektörleri kullanarak uzay-zamandaki dalgalanmaları tespit eder. Bu kurulumda, güçlü bir lazer ışını ikiye bölünür: her bir ışın, L şeklinde büyük bir vakum muhafazasının bir kolundan 4 kilometre uzaktaki aynalara doğru ilerler. Aynalar, lazer ışınlarını çıktıkları kaynağa geri yansıtır. Yerçekimi dalgaları geçtiğinde, uzayı neredeyse algılanamaz ve yine de tespit edilebilir miktarlarda (bir protonun genişliğinden çok daha az) gerecek ve sıkıştıracaktır. Pertürbasyonlar, iki lazer ışınının kaynağına geri gelme zamanlamasını değiştirir.

İnce Ayar Numune Odası

Numuneler haznenin içine yerleştirildikten sonra, yatay ve mükemmel bir şekilde ortalanmış olduklarından emin olmak için bazı ince ayar yapılması gerekir. Kredi bilgileri: Caltech

Aynaların kendilerindeki herhangi bir sallanma – aynaların kaplamalarındaki atomların mikroskobik termal titreşimleri bile – lazer ışınlarının varış zamanlamasını etkileyebilir ve yerçekimi dalgası sinyallerini izole etmeyi zorlaştırabilir.

Vajente, “Işık iki farklı malzeme arasında her geçtiğinde, bu ışığın bir kısmı yansıtılır” diyor. “Pencerelerinizde olanla aynı şey: Camda belli belirsiz yansımanızı görebilirsiniz. Çok sayıda farklı malzeme katmanı ekleyerek her bir yansımayı güçlendirebilir ve aynalarımızı yüzde 99,999’a kadar yansıtıcı hale getirebiliriz.”

Vakum Odası Laboratuvar Cihazları

Vakum odası, hava dışarı pompalanmadan hemen önce yakından gösterilmektedir. Diskin titreşimlerini gözlemlemeye ve kaplama malzemesindeki enerji yayılımını ölçmeye başlamadan önce oda, Dünya atmosferinin milyarda birinden daha düşük bir basınca ulaşmalıdır. Kredi bilgileri: Caltech

Vajente, “Bu çalışmayla ilgili önemli olan, malzemeleri daha iyi test etmek için yeni bir yol geliştirmemizdir” diyor. “Artık yeni bir malzemenin özelliklerini, neredeyse bir hafta önce tamamen otomatik olarak yaklaşık sekiz saatte test edebiliyoruz. Bu, birçok farklı malzeme ve birçok kombinasyon deneyerek periyodik tabloyu keşfetmemizi sağladı. Denediğimiz malzemelerin bazıları işe yaramadı, ancak bu bize hangi özelliklerin önemli olabileceği konusunda fikir verdi.”

Gabriele Vajente

Gabriele Vajente. Kredi bilgileri: Caltech

Sonunda, bilim adamları titanyum oksit ve germanyum oksit kombinasyonundan yapılan bir kaplama malzemesinin en az enerjiyi (ısıl titreşimleri azaltma eşdeğeri) dağıttığını keşfettiler.

Colorado Eyalet Üniversitesi’nde profesör ve LIGO Bilimsel İşbirliği üyesi Carmen Menoni, “Üretim sürecini optik kalite ve ayna kaplamalarının azaltılmış termal gürültüsündeki zorlu talepleri karşılayacak şekilde uyarladık” diyor. Menoni ve Colorado Eyaletindeki meslektaşları, aynaları kaplamak için iyon ışını püskürtme adı verilen bir yöntem kullandılar. Bu işlemde, titanyum ve germanyum atomları bir kaynaktan soyulur, oksijenle birleştirilir ve daha sonra ince atom katmanları oluşturmak için cam üzerine biriktirilir.

Yeni kaplama, LIGO’nun Advanced LIGO Plus programının bir parçası olarak on yılın ortasında başlayacak olan beşinci gözlem çalışması için kullanılabilir. Bu arada, LIGO’nun Gelişmiş LIGO kampanyasındaki sonuncusu olan dördüncü gözlem çalışmasının 2022 yazında başlaması bekleniyor.

Reitze, “Bu, LIGO’nun son teknoloji optik ve malzeme bilimi araştırma ve geliştirmeye nasıl büyük ölçüde güvendiğinin harika bir örneğidir” diyor.

Referans: “Düşük Mekanik Kayıp TiO2:GeO2 Yerçekimi Dalgası İnterferometrelerinde Azaltılmış Termal Gürültü için Kaplamalar” Gabriele Vajente, Le Yang, Aaron Davenport, Mariana Fazio, Alena Ananyeva, Liyuan Zhang, Garlynn Billingsley, Kiran Prasai, Ashot Markosyan, Riccardo Bassiri, Martin M. Fejer, Martin Chicoine, François Schiettekatte ve Carmen S. Menoni, 10 Ağustos 2021, Fiziksel İnceleme Mektupları.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.071101

Çalışma, NSF ve Gordon ve Betty Moore Vakfı tarafından finanse edildi.

.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.