Pencarian sedang dijalankan untuk mengesan bukti pertama gelombang graviti yang mengelilingi kosmos. Sekiranya gelombang graviti melewati jumlah ruang-waktu yang mengelilingi Bumi, secara teori pancaran laser akan mengesan perubahan kecil kerana gelombang yang lewat sedikit mengubah jarak antara cermin. Perlu diingat bahawa perubahan kecil ini akan kecil; begitu kecil sebenarnya LIGO telah dirancang untuk mengesan turun naik jarak kurang dari seperseribu lebar proton. Ini mengagumkan, tetapi mungkin lebih baik. Kini para saintis berpendapat bahawa mereka telah menemui cara untuk meningkatkan kepekaan LIGO; gunakan sifat kuantum aneh foton untuk "memerah" sinar laser sehingga peningkatan kepekaan dapat dicapai ...
LIGO direka oleh kolaborator dari MIT dan Caltech untuk mencari bukti pemerhatian gelombang graviti teori. Gelombang graviti dianggap menyebarkan ke seluruh Alam Semesta kerana objek besar mengganggu masa-ruang. Sebagai contoh, jika dua lubang hitam bertembung dan bergabung (atau bertembung dan meletup satu sama lain), teori relativiti umum Einstein meramalkan bahawa riak akan dihantar ke seluruh lapisan ruang-waktu. Untuk membuktikan gelombang graviti memang ada, jenis observatorium yang sangat berbeza perlu dibina, bukan untuk memerhatikan pelepasan elektromagnetik dari sumbernya, tetapi untuk mengesan laluan gangguan ini melalui planet kita. LIGO adalah percubaan untuk mengukur gelombang ini, dan dengan kos penyediaan raksasa $ 365 juta, terdapat tekanan besar bagi kemudahan itu untuk mencari gelombang graviti pertama dan sumbernya (untuk maklumat lebih lanjut mengenai LIGO, lihat "Mendengarkan" Gelombang Graviti untuk Melacak Lubang Hitam). Sayangnya, setelah beberapa tahun sains, tidak ada yang dijumpai. Adakah ini kerana tidak ada gelombang graviti di luar sana? Atau adakah LIGO tidak cukup sensitif?
Soalan pertama dengan cepat dijawab oleh saintis LIGO: lebih banyak masa diperlukan untuk mengumpulkan data yang lebih lama (perlu ada lebih banyak "waktu pendedahan" sebelum gelombang graviti dikesan). Terdapat juga alasan teoretikal yang kuat mengapa gelombang graviti harus wujud. Soalan kedua ialah sesuatu yang diharapkan oleh para saintis dari AS dan Australia; mungkin LIGO memerlukan peningkatan kepekaan.
Untuk menjadikan pengesan gelombang graviti lebih sensitif, Nergis Mavalvala pemimpin penyelidikan baru ini dan ahli fizik MIT, telah memberi tumpuan kepada yang sangat kecil untuk membantu mengesan yang sangat besar. Untuk memahami apa yang ingin dicapai oleh para penyelidik, diperlukan kursus kemalangan yang sangat singkat dalam "kabur" kuantum.
Pengesan seperti LIGO bergantung pada teknologi laser yang sangat tepat untuk mengukur gangguan pada masa-ruang. Ketika gelombang gravitasi bergerak melalui Alam Semesta, mereka menyebabkan perubahan kecil dalam jarak antara dua posisi di angkasa (ruang secara efektif "dilengkapkan" oleh gelombang ini). Walaupun LIGO memiliki kemampuan untuk mengesan gangguan selebihnya kurang dari seperseribu lebar proton, akan lebih baik jika lebih banyak kepekaan diperoleh. Walaupun laser sememangnya tepat dan sangat sensitif, foton laser masih diatur oleh dinamika kuantum. Oleh kerana foton laser berinteraksi dengan interferometer, ada tahap kekaburan kuantum yang bermaksud foton bukan titik pin tajam, tetapi sedikit kabur oleh bunyi kuantum. Dalam usaha untuk mengurangkan kebisingan ini, Mavalvala dan pasukannya dapat "memerah" foton laser.
Foton laser mempunyai dua kuantiti: fasa dan amplitud. Fasa menerangkan kedudukan foton dalam masa dan amplitud menerangkan bilangan foton dalam sinar laser. Di dunia kuantum ini, jika amplitud laser dikurangkan (menghilangkan sedikit bunyi); ketidakpastian kuantum dalam fasa laser akan meningkat (menambahkan sedikit bunyi). Teknik inilah yang mendasari teknik pemerasan baru ini. Yang penting adalah ketepatan dalam pengukuran amplitud, bukan fasa, ketika berusaha mengesan gelombang graviti dengan laser.
Diharapkan teknik baru ini dapat diterapkan pada kemudahan LIGO berjuta-juta dolar, yang mungkin meningkatkan kepekaan LIGO sebanyak 44%.
“Kepentingan karya ini adalah bahawa ia memaksa kita untuk menghadapi dan menyelesaikan beberapa cabaran praktikal suntikan keadaan yang diperah - dan ada banyak. Kami sekarang berada dalam posisi yang lebih baik untuk melakukan pemerasan pada pengesan skala kilometer, dan menangkap gelombang graviti yang sukar difahami. " - Nergis Mavalvala.
Sumber: Physorg.com
