Os físicos desenvolveram com sucesso um novo instrumento que reduz significativamente o ruído em nível quântico que até agora limitou a capacidade dos experimentos de detectar ondas gravitacionais. Pensa-se que as colisões entre enormes buracos negros e estrelas gerem essas ondulações no espaço-tempo que foram detectadas pela primeira vez em 2015. Ao todo, cerca de 11 detecções foram totalmente confirmadas até agora.
O dispositivo marca uma grande melhoria no Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser, ou LIGO, aumentando seu alcance de detecção em 15%. Como o céu é uma esfera, os cientistas esperam poder detectar cerca de 50% mais ondas gravitacionais. Agora, eles prevêem que capturarão dezenas desses eventos raramente detectados durante o experimento em andamento do LIGO, realizado até abril de 2020, o que poderia transformar sua compreensão dos fenômenos. A colaboração publicou suas descobertas hoje na revista Physical Review Letters.
“Este é realmente o ponto de virada, porque agora podemos realmente fazer estatísticas” com todas essas detecções, disse Lisa Barsotti, astrofísica do MIT e um dos cientistas que lideram o esforço. “É por isso que está se tornando uma nova era na astronomia das ondas gravitacionais.”
Os detectores da LIGO em Hanford, Washington e Livingston, Louisiana, revelam uma onda gravitacional de entrada usando interferômetros gigantes. Isso envolve lasers quicando nos espelhos e viajando ao longo de dois braços em forma de L, com 4 quilômetros de comprimento. Uma onda gravitacional estica os braços para que o par de raios laser fique fora de fase.
Mas a capacidade dos físicos de detectar um sinal tão minúsculo é limitada por um ruído quântico aparentemente intransponível, devido a flutuações aleatórias que modulam levemente a hora de chegada dos fótons, os menores bits quânticos de luz laser. Para remediar isso, Barsotti e seus colegas usam um “espremedor” quântico, um cristal na cavidade dos braços do interferômetro que manipula as interações entre o laser e o vácuo quântico e produz flutuações menores entre os fótons.
A conquista reuniu conhecimentos em física quântica e astrofísica e permite detecções mais sensíveis de buracos negros e estrelas de nêutrons extremamente densas à medida que se chocam. Outros objetos em colisão, como explosões de supernovas e estrelas mais típicas, criam ondas gravitacionais ainda muito pequenas para serem detectadas pelas tecnologias atuais.
Dispositivos de compressão quântica semelhantes também estão sendo testados pelos colegas europeus da LIGO em Advanced Virgo, usando detectores construídos no norte da Itália. Barsotti prevê que a luz quântica comprimida se tornará o padrão para todos os detectores da próxima geração, como o Cosmic Explorer proposto, que teria braços estendendo-se 40 quilômetros no chão, aumentando ainda mais sua sensibilidade.
Publicado em 13/12/2019
Artigo original:
Estudo original:
Achou importante? Compartilhe!
Assine nossa newsletter e fique informado sobre Astrofísica, Biofísica, Geofísica e outras áreas. Preencha seu e-mail no espaço abaixo e clique em “OK”: