Поиск гравитационных волн в настоящее время осуществляется на либо очень высоких, либо крайне низких частотах. Новое устройство позволяет преодолеть известный миллигерцовый барьер и разрешить проблему слепого пятна в центре электромагнитного спектра.
Исследователи представили новый метод для обнаружения гравитационных волн в миллигерцовом диапазоне частот, который открывает возможность изучения астрофизических и космологических процессов, недоступных для текущих научных инструментов.
Гравитационные волны — это колебания в пространственно-временном континууме, предсказанные Эйнштейном, — были зафиксированы на высоких частотах с помощью наземных интерферометров, таких как LIGO и Virgo, а также на очень низких частотах, исходящих от радиопульсаров. Тем не менее, диапазон средних частот оставался «слепым пятном» в научных исследованиях.
Новая концепция детектора, разработанная учеными из университетов Бирмингема и Сассекса, применяет современные технологии оптических резонаторов и атомных часов для регистрации гравитационных волн в труднодоступном миллигерцовом диапазоне частот (от 10⁻⁵ до 1 Гц).
В специализированном научном журнале Classical and Quantum Gravity исследователи представляют детектор, который использует достижения в области технологии оптических резонаторов, первоначально разработанных для атомных часов. Эти технологии теперь применяются для измерения малейших фазовых сдвигов в лазерном свете, вызванных прохождением гравитационных волн. В отличие от крупных интерферометров, данные детекторы компактны и относительно устойчивы к сейсмическим и другим «ньютоновским» помехам.
Соавтор исследования доктор Вера Гуаррера из Бирмингемского университета подчеркнула, что технологии, созданные для оптических атомных часов, расширяют возможности обнаружения гравитационных волн в новом частотном диапазоне с использованием приборов, которые легко размещаются на лабораторном столе. Это открывает захватывающие перспективы для создания глобальной сети подобных детекторов и поиска сигналов, которые иначе могли бы остаться незамеченными еще как минимум десять лет.
Ожидается, что в миллигерцовом диапазоне, иногда называемом «средним диапазоном», будут обнаруживаться сигналы от различных астрофизических и космологических источников, включая компактные двойные системы, состоящие из белых карликов, а также события слияния черных дыр. Амбициозные космические миссии, такие как LISA, также ориентированы на этот диапазон частот, однако их запуск запланирован на 2030-е годы. Предложенные детекторы на основе оптических резонаторов могут начать исследование этой области уже сейчас.