新机制可测量量子辐射压力噪声 有助提高下一代引力波探测器灵敏度

2019-03-27 来源:科技日报 发布:高端装备产业研究中心

  3月25日,据英国《自然》杂志25日发表的一项量子物理学最新研究,美国科学家团队设计了一种将会影响下一代引力波探测器噪声测量的机制,有助于开发降低这种噪声的技术,从而大幅提高引力波探测的灵敏度。

 

  引力波探测意味着人类在前往未知世界的路上更进了一步。但诸如升级改造后的美国激光干涉引力波天文台(Advanced LIGO)、欧洲处女座引力波天文台(VIRGO)和日本大型低温引力波探测器(KAGRA)等顶尖设备,都需要高激光功率来探测引力波信号。虽然提高激光功率可以抵抗部分噪声源,但是这样却会以量子辐射压力噪声(QRPN)的形式,限制引力波探测器的灵敏度。QRPN是由海森堡不确定性原理阐发的一种效应。

 

  虽然目前已提出了大量减轻这种量子噪声的方法,但是要检验此类技术还需要付出进一步的努力,因为要在与引力波探测器相关的条件下,研究量子辐射压力噪声非常具有挑战性。因此长期以来,研究人员一直难以调查量子辐射压力噪声可能对类似于Advanced LIGO的系统所产生的影响。

 

  此次,美国路易斯安那州立大学研究人员托马斯·考比特及其同事,设计了一种最小化经典噪声的系统,以避免经典噪声掩盖量子噪声源的影响。实验中,他们展示了量子辐射压力噪声可以在室温条件下的广泛频率范围内被测量到,而且还会在2kHz—100kHz频率之间影响其系统,该频率范围接近与引力波探测器相关的频率范围。

 

  研究人员表示,他们的模型为检测那些用以减少量子噪声源的方法打造了一个平台,这一设计的目标是大幅提高下一代引力波探测器的灵敏度。