Luce infrarossa blocca gli specchi di LIGO nei test di laboratorio

Due specchi da 40 chilogrammi distano quattro chilometri l'uno dall'altro e, prima che un rivelatore di onde gravitazionali possa ascoltare l'universo, devono essere portati in quiete e mantenuti nelle posizioni esatte grazie alla luce laser. Il dottor Jian Liu, dell'Università dell'Australia Occidentale, e i suoi coautori hanno testato un nuovo modo di svolgere questo compito, che continua a funzionare quando gli specchi sono rivestiti con il materiale di cui avrà bisogno il prossimo aggiornamento di LIGO.

LIGO rileva le increspature dello spazio-tempo generate dalla collisione di buchi neri, misurando variazioni di distanza 1.000 volte più piccole della larghezza di un protone. Il prossimo aggiornamento userà nuovi rivestimenti cristallini per gli specchi, per migliorarne la sensibilità. Il problema è che questi rivestimenti assorbono la luce laser verde su cui si basa l'attuale sistema di bloccaggio. Senza un metodo di bloccaggio che eviti quella luce, i rivestimenti non possono essere usati come previsto.

La risposta del team è la luce infrarossa a 1596 nanometri, una lunghezza d'onda che i nuovi rivestimenti non assorbono. Cristalli speciali convertono questa luce di bloccaggio e il laser principale da 1064 nanometri del rivelatore in luce verde. Questo segnale verde condiviso permette di passare il controllo in modo fluido dal laser di bloccaggio a quello principale. Nella dimostrazione del team il passaggio ha richiesto circa 60 secondi, un tempo che Liu ha descritto come molto più rapido del sistema attuale, e il risultato si è ripetuto con successo per diversi giorni di prove.

Il team stima inoltre l'errore di misura tra i due laser in circa un decimo della larghezza di un atomo, anche quando viene misurato lungo un braccio di LIGO di quattro chilometri. Gli autori presentano questo dato come una stima basata sui loro risultati, non come un valore misurato su un braccio di lunghezza completa, e i test sono stati condotti come dimostrazione nello studio, non su un rivelatore in funzione.

Per i team che lavorano sui rivelatori, il risultato significa che i nuovi rivestimenti degli specchi non devono aspettare un metodo di bloccaggio adatto a loro. Per gli astronomi, significa una strada verso un rivelatore più sensibile, capace di captare la collisione di buchi neri e stelle di neutroni più lontani. Lo studio non indica una data in cui una versione aggiornata di LIGO adotterebbe lo schema, né spiega come verrebbe integrato nell'hardware esistente dello strumento.