Pencarian aktif untuk mendeteksi bukti pertama gelombang gravitasi yang bergerak di sekitar kosmos. Haruskah gelombang gravitasi melewati volume ruang-waktu yang mengelilingi Bumi, dalam teori sinar laser akan mendeteksi perubahan kecil karena gelombang yang lewat sedikit mengubah jarak antara cermin. Perlu dicatat bahwa perubahan kecil ini akan kecil; begitu kecil sehingga LIGO telah dirancang untuk mendeteksi fluktuasi jarak kurang dari seperseribu dari lebar proton. Ini mengesankan, tetapi bisa lebih baik. Sekarang para ilmuwan berpikir mereka telah menemukan cara untuk meningkatkan sensitivitas LIGO; menggunakan sifat kuantum aneh foton untuk "memeras" sinar laser sehingga peningkatan sensitivitas dapat dicapai ...
LIGO dirancang oleh kolaborator dari MIT dan Caltech untuk mencari bukti pengamatan dari gelombang gravitasi teoretis. Gelombang gravitasi diperkirakan merambat ke seluruh Alam Semesta sebagai benda besar yang mengganggu ruang-waktu. Misalnya, jika dua lubang hitam bertabrakan dan bergabung (atau bertabrakan dan meledak satu sama lain), teori relativitas umum Einstein memperkirakan bahwa riak akan dikirim ke seluruh jalinan ruang-waktu. Untuk membuktikan gelombang gravitasi memang ada, jenis observatorium yang sama sekali berbeda perlu dibangun, bukan untuk mengamati emisi elektromagnetik dari sumbernya, tetapi untuk mendeteksi jalannya gangguan yang bepergian melalui planet kita. LIGO adalah upaya untuk mengukur gelombang-gelombang ini, dan dengan biaya pengaturan besar sebesar $ 365 juta, ada tekanan besar bagi fasilitas untuk menemukan gelombang gravitasi pertama dan sumbernya (untuk informasi lebih lanjut tentang LIGO, lihat "Mendengarkan" untuk Gelombang Gravitasi untuk Melacak Lubang Hitam). Sayangnya, setelah beberapa tahun ilmu pengetahuan, tidak ada yang ditemukan. Apakah ini karena tidak ada gelombang gravitasi di luar sana? Atau apakah LIGO sama sekali tidak cukup sensitif?
Pertanyaan pertama dengan cepat dijawab oleh para ilmuwan LIGO: lebih banyak waktu diperlukan untuk mengumpulkan periode data yang lebih lama (perlu ada lebih banyak "waktu pemaparan" sebelum gelombang gravitasi terdeteksi). Ada juga alasan teoretis yang kuat mengapa gelombang gravitasi seharusnya ada. Pertanyaan kedua adalah sesuatu yang diharapkan para ilmuwan dari AS dan Australia untuk meningkat; mungkin LIGO membutuhkan peningkatan sensitivitas.
Untuk membuat detektor gelombang gravitasi lebih sensitif, pemimpin Nergis Mavalvala dari penelitian baru ini dan ahli fisika MIT, telah memfokuskan pada yang sangat kecil untuk membantu mendeteksi yang sangat besar. Untuk memahami apa yang ingin dicapai oleh para peneliti, diperlukan kursus kilat yang singkat tentang "ketidakjelasan" kuantum.
Detektor seperti LIGO bergantung pada teknologi laser yang sangat akurat untuk mengukur gangguan dalam ruang-waktu. Ketika gelombang gravitasi bergerak melalui Alam Semesta, mereka menyebabkan perubahan kecil dalam jarak antara dua posisi di ruang (ruang secara efektif "dilengkungkan" oleh gelombang ini). Meskipun LIGO memiliki kemampuan untuk mendeteksi perturbasi kurang dari seperseribu dari lebar proton, akan lebih bagus jika sensitivitas lebih diperoleh. Meskipun laser secara inheren akurat dan sangat sensitif, foton laser masih diatur oleh dinamika kuantum. Ketika foton laser berinteraksi dengan interferometer, ada tingkat ketidakjelasan kuantum yang berarti foton bukan titik pin yang tajam, tetapi sedikit kabur oleh noise kuantum. Dalam upaya untuk mengurangi kebisingan ini, Mavalvala dan timnya telah mampu "memeras" foton laser.
Foton laser memiliki dua jumlah: fase dan amplitudo. Fase menggambarkan posisi foton dalam waktu dan amplitudo menggambarkan jumlah foton dalam sinar laser. Dalam dunia kuantum ini, jika amplitudo laser berkurang (menghilangkan beberapa noise); ketidakpastian kuantum dalam fase laser akan meningkat (menambahkan beberapa noise). Pertukaran inilah yang menjadi dasar teknik meremas baru ini. Yang penting adalah ketepatan dalam pengukuran amplitudo, bukan fase, ketika mencoba mendeteksi gelombang gravitasi dengan laser.
Diharapkan bahwa teknik baru ini dapat diterapkan pada fasilitas LIGO multi-juta dolar, mungkin meningkatkan sensitivitas LIGO sebesar 44%.
“Arti penting dari pekerjaan ini adalah bahwa hal itu memaksa kami untuk menghadapi dan memecahkan beberapa tantangan praktis dari injeksi negara yang diperasâ € ”dan ada banyak. Kita sekarang berada pada posisi yang lebih baik untuk menerapkan pemerasan dalam detektor skala kilometer, dan menangkap gelombang gravitasi yang sulit dipahami. " - Nergis Mavalvala.
Sumber: Physorg.com
