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2024-11-04使用「壓縮光」增強重力波的探測 659 期

Author 作者 編輯部

美國雷射干涉重力波天文臺(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO)研究團隊近期開發出「壓縮光」(squeezed light system)系統,提升了重力波偵測的靈敏度。目前相關研究成果已刊登於《科學》(Science)期刊。

LIGO 偵測重力波的方式是藉由將雷射光束分成兩道,分別沿著兩條垂直的長隧道傳遞,最後再接收並分析利用鏡子反射回來的光束。由於重力波會擴張隧道所處的時空,因此兩道光束之間的差異便是它存在的證據。然而,科學家自LIGO 啟用以來就一直難以區分重力波與量子場的閃爍(flicker)現象。在本次發表的新研究中,團隊在偵測器內加入了特殊的晶體、全新的鏡片,以及多個透鏡。透過這些改造,他們成功將光束「壓縮」成量子態,並減少了量子場的閃爍。

這些調整提升了LIGO 對高、低頻重力波的偵測能力,並讓LIGO 偵測到的重力波數量倍增,不僅使研究團隊能觀察到更大的宇宙範圍,未來還可能帶來嶄新的科學發現,例如第一批恆星形成時期的黑洞研究等。

Jia, W. et al. (2024). Squeezing the quantum noise of a gravitational-wave detector below the standard quantum limit. Science, 385(6715), 1318–1321.