自 2017 年对双中子星合并产生的引力波进行具有里程碑意义的探测以来，研究人员一直在突破物理学的界限，以更多地了解我们的宇宙。这些波揭示了从伽马射线暴的起源到重元素的起源的信息。然而，合并后残余物发出的较弱的波可以为中子星内部提供重要的见解，但由于其频率范围较低，目前的标准引力波探测器(GWD)仍然无法检测到。
为了应对这一挑战，东京工业大学物理系副教授 Kentaro Somiya 和 Sotatsu Otabe 博士领导的研究人员创新了一种新方法，可以在不影响操作完整性的情况下提高 GWD 的灵敏度。他们的解决方案?克尔增强型光学弹簧。
光学弹簧利用光施加的辐射压力在光机械系统中产生类似弹簧的效果。这些光学弹簧的刚性通常由腔内的光功率决定。增加此功率可能会导致内部温度升高并破坏探测器性能。该团队的突破涉及通过称为克尔效应的非线性光学效应放大腔内的信号，该效应可以有效地放大光学弹簧常数，而无需额外的腔内功率。
“我们的方法利用光学克尔效应动态改变介质的折射率，增加辐射压力的梯度，从而增加弹簧的刚度，所有这些都不需要更高的功率，”Somiya 教授解释道。这项创新技术使光学弹簧常数显着提高了 1.6 倍，将谐振频率从 53 Hz 提高到 67 Hz。这些实验的结果受到了好评，因其在各个科学领域的潜在影响而获得了《物理评论快报》的编辑建议。
这项技术的应用超出了引力波探测的范围。Otabe 博士表示：“这项技术不仅推动了引力波天文学领域的发展，而且在其他领域也可能有所帮助，例如将大型机械振荡器冷却到量子基态。”
随着团队不断完善他们的设计，对理论和应用物理学的更广泛影响是巨大的。随着进一步的发展，这种克尔增强型光学弹簧可以显着扩展下一代引力波探测器的能力，使它们能够探测到更频繁、更微妙的宇宙学事件。这些先进技术的整合预示着我们探索宇宙更深奥秘的能力进入了一个新时代。
