Les scientifiques des ondes gravitationnelles de l’Université d’Australie-Occidentale ont dirigé le développement d’un nouveau capteur en mode laser d’une précision sans précédent qui sera utilisé pour sonder l’intérieur des étoiles à neutrons et tester les limites fondamentales de la relativité générale.
Associé de recherche du Centre d’excellence de l’UWA pour la découverte des ondes gravitationnelles (OzGrav-UWA), le Dr Aaron Jones a déclaré que l’UWA avait coordonné une collaboration mondiale d’experts en ondes gravitationnelles, en métasurface et en photonique pour lancer une nouvelle méthode de mesure des structures de lumière appelées « modes propres ».
« Les détecteurs d’ondes gravitationnelles comme LIGO, Virgo et KAGRA stockent une énorme quantité de puissance optique et plusieurs paires de miroirs sont utilisées pour augmenter la quantité de lumière laser stockée le long des bras massifs du détecteur », a déclaré le Dr Jones.
« Cependant, chacune de ces paires présente de petites distorsions qui dispersent la lumière loin de la forme parfaite du faisceau laser, ce qui peut provoquer un bruit excessif dans le détecteur, limiter la sensibilité et mettre le détecteur hors ligne.
« Nous voulions tester une idée qui nous permettrait de zoomer sur le faisceau laser et de rechercher les petits » tremblements « de puissance qui peuvent limiter la sensibilité des détecteurs. »
Le Dr Jones a déclaré qu’un problème similaire est rencontré dans l’industrie des télécommunications où les scientifiques étudient les moyens d’utiliser plusieurs modes propres pour transporter plus de données sur les fibres optiques.
« Les scientifiques des télécommunications ont développé un moyen de mesurer les modes propres à l’aide d’un appareil simple, mais ce n’est pas assez sensible pour nos besoins », a-t-il déclaré. « Nous avons eu l’idée d’utiliser une métasurface – une surface ultra-mince avec un motif spécial codé dans une taille inférieure à la longueur d’onde – et avons contacté des collaborateurs qui pourraient nous aider à en créer une. »
La configuration de preuve de concept développée par l’équipe était plus de mille fois plus sensible que l’appareil original développé par les scientifiques des télécommunications et les chercheurs vont maintenant chercher à traduire ce travail en détecteurs d’ondes gravitationnelles.
Le professeur agrégé Chunnong Zhao, chercheur en chef d’OzGrav-UWA, a déclaré que le développement est un autre pas en avant dans la détection et l’analyse des informations transportées par les ondes gravitationnelles, nous permettant d’observer l’univers de nouvelles façons.
« Résoudre le problème de détection de mode dans les futurs détecteurs d’ondes gravitationnelles est essentiel si nous voulons comprendre l’intérieur des étoiles à neutrons et approfondir notre observation de l’univers d’une manière jamais possible auparavant », a déclaré le professeur agrégé Zhao.
L’étude a été acceptée pour publication dans Examen physique A.
Décomposition en mode spatial améliorée de la métasurface, arXiv:2109.04663v2 [physics.optics] arxiv.org/abs/2109.04663