宇宙の周りを移動する重力波の最初の証拠を検出するための検索が行われています。重力波が地球を取り巻く時空のボリュームを通過する場合、 理論的には 通過する波がミラー間の距離をわずかに変えるので、レーザービームは小さな変化を検出します。このわずかな変化は小さいことは注目に値します。実際には非常に小さいので、LIGOは幅の1000分の1未満の距離変動を検出するように設計されています。 プロトン。これは印象的ですが、もっと良いかもしれません。現在、科学者たちは、LIGOの感度を高める方法を見つけたと考えています。光子の奇妙な量子特性を使用してレーザービームを「絞る」ので、感度の向上を実現できます…
LIGOは、MITとCaltechの共同研究者によって、理論的な重力波の観測的証拠を検索するために設計されました。重力波は、巨大な物体が時空を乱すため、宇宙全体に伝播すると考えられています。たとえば、2つのブラックホールが衝突して融合した（または衝突して爆発した）場合、アインシュタインの一般相対性理論では、時空の構造全体に波紋が送られると予測されています。重力波が存在することを証明するには、まったく異なるタイプの観測所を構築する必要がありました。発生源からの電磁放射を観測するのではなく、私たちの惑星を移動するこれらの摂動の通過を検出するためです。 LIGOはこれらの波を測定する試みであり、3億6500万ドルの巨大なセットアップコストがあるため、最初の重力波とその発生源を発見するよう施設に大きな圧力がかかっています（LIGOの詳細については、 重力波がブラックホールを追跡するための「リスニング」）。悲しいかな、数年の科学の後、何も見つかりませんでした。これはそこに重力波がないからですか？それともLIGOは単に十分に敏感ではないのですか？
最初の質問はLIGOの科学者によってすぐに回答されます。より長い期間のデータを収集するには、より多くの時間が必要です（重力波が検出されるまでに、より多くの「露出時間」が必要です）。重力波が存在するべきであるという強力な理論的な理由もあります。 2番目の質問は、米国とオーストラリアの科学者が改善したいと考えていることです。おそらくLIGOは感度を上げる必要があります。
重力波検出器の感度を高めるために、この新しい研究のリーダーでありMITの物理学者であるネルギスマヴァルバラは、非常に大きなものを検出するのに役立つ非常に小さなものに焦点を当てています。研究者が達成したいと望んでいることを理解するには、量子「あいまいさ」の非常に短いクラッシュコースが必要です。
LIGOなどの検出器は、時空間の摂動を測定するために非常に正確なレーザー技術に依存しています。重力波が宇宙を移動するとき、それらは空間の2つの位置の間の距離に小さな変化を引き起こします（空間はこれらの波によって事実上「ゆがめられています」。 LIGOは陽子の幅の1000分の1未満の摂動を検出する能力を持っていますが、さらに高い感度が得られればすばらしいでしょう。レーザーは本質的に正確で非常に敏感ですが、レーザー光子は依然として量子ダイナミクスによって制御されます。レーザー光子は干渉計と相互作用するため、ある程度の量子のあいまいさがあり、光子は鋭いピンポイントではなく、量子ノイズによってわずかにぼやけています。このノイズを減らすために、マヴァルヴァラと彼女のチームはレーザー光子を「絞る」ことができました。
レーザー光子には、位相と振幅の2つの量があります。位相は光子の位置を時間で表し、振幅はレーザービームの光子の数を表します。この量子の世界では、レーザーの振幅が減少すると（ノイズの一部が除去されます）、レーザー位相の量子不確実性が増加します（ノイズが追加されます）。この新しい絞り技術がベースにしているのはこのトレードオフです。重要なのは、レーザーで重力波を検出しようとするときに、位相ではなく振幅の測定の精度です。
この新しい手法を数百万ドルのLIGO施設に適用して、LIGOの感度を44％向上させることが期待されています。
“この作業の重要性は、圧搾された状態注入の実際的な課題のいくつかに直面して解決することを余儀なくさせたことであり、多くあります。キロスケールの検出器にスクイーズを実装し、そのとらえどころのない重力波を捕らえることができるようになりました。。」 – Nergis Mavalvala。
出典：Physorg.com
