LIGO’nun interferometresinin kollarına ışığı sıkıştırmaya yönelik bir teknik, ölçümlerin kuantum bariyerini geçmesine olanak sağladı. LIGO (Lazer Girişimölçer Yerçekimi Dalgası Gözlemevi) için bu, yeni ve cesur bir hassasiyet alan. Yerçekimsel dalga dedektörüne, bir veya iki tespit civarında olan önceki çalışma oranına göre yüzde 60 daha fazla ölü yıldız birleşimi bulma yeteneği kazandırıyor.
LIGO’nun kuantum ölçeklerinde tespit yapmasını engelleyen önceki sınırlamaları aşan bu tekniğe frekansa bağlı sıkıştırma adı veriliyor. Caltech’ten fizikçi Lee McCuller: “Artık bu kuantum sınırını aştığımıza göre, çok daha fazla astronomi yapabiliriz. LIGO, gözlemlerini yapmak için lazerler ve büyük aynalar kullanıyor. Ancak biz, cihazın kuantum aleminden etkilendiği anlamına gelen bir hassasiyet seviyesinde çalışıyoruz” dedi.
LIGO kuantum sınırını aşmayı başardı
LIGO’nun duyarlılığı zaten kesinlikle dudak uçuklatan düzeydeydi. İnterferometre, milyonlarca milyarlarca ila ışık yılı uzaklıktaki kara deliklerin ve nötron yıldızlarının çarpışmasıyla oluşan uzay-zamandaki dalgalanmaları tespit ederek çalışıyor. Bunlar havuzdaki dalgalanmalar gibi yerçekimsel dalgalara neden oluyor. Onları hissedemiyoruz; ancak uzun, çok uzun bir tünelde ışığın yolundaki çok küçük sapmalarda tespit edilebiliyor.
Bu sapmalar inanılmaz derecede küçük. Hatta insan saçından trilyonlarca kat daha küçük. Ancak atom altı ölçeklere (kuantum alemine) girdiğinizde LIGO’nun yetenekleri aksıyor. Bunun nedeni, hayal edilemeyecek kadar küçük ölçeklerde parçacıkların rastgele bir şekilde uzaya girip çıkması ve herhangi bir sinyalden daha yüksek, sürekli bir kuantum gürültüsü tıslaması yaratması.
Frekansa bağlı sıkıştırma, sinyalleri kuantum gürültüsünden ‘daha yüksek’ olacak şekilde yükseltmenin bir yolu. Fizikçiler bunun biraz balonu sıkmaya benzediğini söylüyor. Balonun bir ucunu sıktığınızda diğer ucu büyür. Benzer şekilde, ışığın genlik (veya güç) gibi bir özelliğini sıkıştırırsanız frekans gibi diğer özellikler daha doğru bir şekilde ölçülebilir. Ancak bir alanda hassasiyet kazansanız da diğerinde kaybedersiniz. LIGO, 2019’dan bu yana frekansa bağlı sıkıştırma teknolojisine sahipti ancak pek esnek değildi. Yeni yükseltme, sıkıştırmanın daha esnek olduğu anlamına geliyor. Caltech’ten fizikçi Rana Adhikari: “Daha önce LIGO’nun nerede daha kesin olmasını istediğimizi seçmek zorundaydık” diyor. “Artık pastamızı yiyebiliriz ve onu da yiyebiliriz. Bir süredir bunu çalıştıracak denklemleri nasıl yazacağımızı biliyorduk ama şimdiye kadar gerçekten çalıştırıp çalıştıramayacağımız belli değildi” dedi.
Teknoloji, LIGO’nun 4 kilometre uzunluğundaki vakum tüplerindeki tek başıboş fotonları daha düşük enerjili iki dolaşmış fotona dönüştüren kristallerin kullanılmasıyla çalışıyor. Bu fotonlar, tünellerden aşağıya doğru parlayan lazer ışınlarıyla etkileşime girerek lazer ışığını istenilen şekilde sıkıştırıyor. Yerçekimi dalgaları içinden geçtiğinde, bu lazer ışınları, diğer uçtaki hareketin algılanabileceği şekilde titreşiyor. Yeni frekansa bağlı sıkıştırma teknolojisi, ışığı sıkıştırma şeklini değiştirerek çalışıyor. Böylece hem yüksek hem de düşük frekanslar güçlendiriliyor. LIGO’nun mevcut gözlem çalışmasının Mayıs ayında başlamasından bu yana faaliyette olan cihaz, muhtemelen gözlem çalışması sona ermeden İtalya’daki Başak dedektörüne kurulacak.