Işığın klasik olmayan biçimleri, yerçekimsel dalga gözlemevindeki araştırmacılar tarafından ölçümlerinin doğruluğunu arttırmak için zaten kullanılıyordu. Şimdi daha da aldatıcı bir yöntem ortaya çıkardılar. Bunun sonunda da LIGO Hassasiyeti Yeni Seviyelere Çıktı ve rekor kırdı.
Kuantum mekaniğinin sınırlamaları Lazer İnterferometre Kütleçekim Dalgası Gözlemevi (LIGO) tarafından müzakere edildi. Kuantum belirsizliği, 4 km’lik interferometre kollarını bir proton genişliğinden daha az bozan yerçekimsel dalga gözlemlerindeki ana gürültü kaynağıdır.
Neyse ki Heisenberg Belirsizlik İlkesi uzlaşmaya müsaittir: bir parçacığın konumu veya bir dalganın genliği gibi bir niceliğin ölçümünde mutlak hassasiyet, parçacığın momentumu veya dalganın fazı gibi diğer niceliklerde artan belirsizlik pahasına gelir.
Faz, çeşitli yollar boyunca seyahat eden ışık dalgalarının inanılmaz derecede hassas karşılaştırmalarını yapan LIGO için çok önemlidir. Bu nedenle, 2019’daki üçüncü gözlem çalışmasının başlangıcından itibaren, genlikte daha fazla belirsizliğe ve fazda daha az belirsizliğe sahip olacak şekilde tasarlanan sıkıştırılmış ışık durumlarını kullanmaktadır.
Her şey göz önünde bulundurulduğunda, sıkıştırılmış ışık LIGO’nun yerçekimi dalgalarını tespit etme kapasitesine yardımcı olmuştur. Bununla birlikte, düşük frekanslı sinyal tespiti söz konusu olduğunda faz sıkıştırma gürültüyü daha da kötüleştirmektedir. Bunun nedeni, düşük frekanslarda kuantum belirsizliğinin kaynağının faz gürültüsü yerine daha büyük genlik dalgalanmalarıyla güçlendirilen radyasyon basıncı gürültüsünün baskın olmasıdır. Radyasyon basıncı gürültüsü, sıkıştırılmış ışığın asılı aynalara çarpması ve onların sallanmasına neden olmasının sonucudur.
Her iki dünyanın da en iyisi şimdi LIGO araştırmacıları tarafından dördüncü gözlem çalışması sırasında kullanılıyor: düşük frekanslarda genlik ve yüksek frekanslarda faz olarak sıkıştırılmış ışık. Burada önemli olan “frekans” ışığın frekansından ziyade kuantum dalgalanmalarının frekansını ifade etmektedir.
Nasıl ölçüldüğüne bağlı olarak aynı anda daha yüksek ve daha düşük faz belirsizliğine sahip olan böyle bir optik durumu inşa etmek bir yana, karakterize etmek bile zordur.
Bununla birlikte, onlarca yıllık teori günümüzün yerçekimsel dalga gözlemevlerini desteklemiştir ve 2001 tarihli bir yayın frekansa bağlı sıkışmaya giden yolun ana hatlarını çizmiştir.
LIGO’da, birleşen kara delik veya nötron yıldızı çiftleri çarpışmadan önceki son anlarda birbirlerinin yörüngesinde daha hızlı ve daha hızlı dönerken yükselen frekanslı cıvıltılar tespit edilir. Bu ayırt edici sinyallerin tanımlanmasına, geniş bir frekans aralığındaki hassasiyet büyük ölçüde yardımcı olur. LIGO araştırmacıları, olayları tespit edebildikleri uzay hacminin, frekansa bağlı sıkıştırmayı uygulamaya koymadan önceki hacimden %65 daha fazla olduğuna inanıyor.
Kaynak: Physics Today
