Nach einem Durchbruch von Forschern der University of the West of Scotland (UWS) wurden neue Grenzen in der Erforschung des Universums – und der Gravitationswellen – eröffnet.
Die bahnbrechende Entwicklung in der Dünnschichttechnologie verspricht eine Steigerung der Empfindlichkeit aktueller und zukünftiger Gravitationswellendetektoren. Die von Wissenschaftlern am Institute of Thin Films, Sensors and Imaging (ITFSI) der UWS entwickelte Innovation könnte das Verständnis der Natur des Universums verbessern. Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht Angewandte Optik.
Gravitationswellen, die erstmals von Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt wurden, sind Wellen im Gefüge der Raumzeit, die durch die energiereichsten Ereignisse im Kosmos wie Verschmelzungen von Schwarzen Löchern und Kollisionen von Neutronensternen verursacht werden. Die Entdeckung und Untersuchung dieser Wellen liefert unschätzbare Einblicke in die grundlegende Natur des Universums.
Dr. Carlos Garcia Nuñez, Dozent an der School of Computing, Engineering and Physical Sciences der UWS, sagte: „Am Institut für Dünnfilme, Sensoren und Bildgebung arbeiten wir hart daran, die Grenzen dünner Filmmaterialien zu erweitern und neue Techniken für deren Abscheidung zu erforschen.“ , indem sie ihre Eigenschaften steuern, um den Anforderungen der aktuellen und zukünftigen Sensortechnologie zur Erkennung von Gravitationswellen gerecht zu werden.“
„Die Entwicklung hochreflektierender Spiegel mit geringem thermischen Rauschen eröffnet ein breites Anwendungsspektrum, das von der Erkennung von Gravitationswellen aus kosmologischen Ereignissen bis zur Entwicklung von Quantencomputern reicht.“
Die in dieser Arbeit verwendete Technik – ursprünglich entwickelt und patentiert von Professor Des Gibson, Direktor des UWS-Instituts für Dünnfilme, Sensoren und Bildgebung – könnte die Herstellung dünner Filme ermöglichen, die ein geringes „thermisches Rauschen“ erreichen. Die Reduzierung dieser Art von Rauschen in Spiegelbeschichtungen ist von entscheidender Bedeutung, um die Empfindlichkeit aktueller Gravitationswellendetektoren zu erhöhen – und ermöglicht so die Erkennung eines breiteren Spektrums kosmologischer Ereignisse – und könnte zur Verbesserung anderer hochpräziser Geräte wie Atomuhren eingesetzt werden Quantencomputer.
Professor Gibson sagte: „Wir freuen uns, diese hochmoderne Dünnschichttechnologie zur Gravitationswellenerkennung vorstellen zu können. Dieser Durchbruch stellt einen bedeutenden Fortschritt in unserer Fähigkeit dar, das Universum zu erforschen und seine Geheimnisse durch die Untersuchung von Gravitationswellen zu entschlüsseln. Wir glauben daran.“ Der Fortschritt wird den wissenschaftlichen Fortschritt auf diesem Gebiet beschleunigen und neue Wege für Entdeckungen eröffnen.“
„Die Dünnschichttechnologie der UWS wurde in Zusammenarbeit mit renommierten Wissenschaftlern und Forschungseinrichtungen bereits umfassenden Tests und Validierungen unterzogen. Die Ergebnisse stießen auf große Begeisterung und weckt die Vorfreude auf ihre zukünftigen Auswirkungen auf das Gebiet der Gravitationswellenastronomie. Die Technologie zur Beschichtungsabscheidung wird derzeit entwickelt.“ kommerzialisiert durch das UWS-Spinout-Unternehmen Albasense Ltd.
Die Entwicklung von Beschichtungen mit geringem thermischen Rauschen wird nicht nur zukünftige Generationen von Gravitationswellendetektoren präziser und empfindlicher gegenüber kosmischen Ereignissen machen, sondern auch neue Lösungen für Atomuhren und Quantenmechanik liefern, die beide für die Ziele der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung von großer Bedeutung sind 7, 9 und 11.
Mehr Informationen:
Carlos Garcia Nuñez et al., Amorphe dielektrische optische Beschichtungen, abgeschieden durch plasmaionengestützte Elektronenstrahlverdampfung für Gravitationswellendetektoren, Angewandte Optik (2023). DOI: 10.1364/AO.477186