2017年,双中子星合并产生的引力波的探测标志着物理学的重大突破。这些波揭示了有关宇宙的重要信息,从短伽马射线爆发的起源到重元素的形成。
然而,从合并后的残留物中捕获引力波仍然是一个挑战,因为这些波避开了当前探测器的探测范围。然而,它们可以照亮中子星的内部结构。
解决方案可能在于通过光学弹簧放大信号,使用光的辐射压力来模拟弹簧行为。由副教授 Kentaro Somiya 和 Sotatsu Otabe 博士领导的东京工业大学日本研究小组提出了一项创新:克尔效应增强光学弹簧。
为了使该系统更加灵敏而不需要更多能量,研究人员在光学设备中采用了特殊技术。他们引入了一种称为克尔介质的材料。这种材料具有改变光折射率的独特特性。
由于这一特性,该设备可以充当更硬的光弹簧,从而提高其响应非常细微的变化(例如由引力波引起的变化)的能力,而无需消耗更多能量。测试证明,这种方法使轻质弹簧的硬度提高了 1.6 倍,使设备能够检测更高频率(从 53 赫兹到 67 赫兹)的变化。
这一进步为下一代引力波探测器铺平了道路,该探测器能够探测迄今为止难以捉摸的波,并为我们提供了解宇宙构成的额外钥匙。所提出的设计易于实现,并在光机系统中引入了可调参数。