Miglioramento del rilevamento delle onde gravitazionali terrestri con geometria “multi-loop”.
L’interferometria “segnala” una nuova era nell’astronomia, consentendo l’osservazione diretta delle onde gravitazionali e consentendo il targeting del segnale attraverso un ampio spettro di frequenze. I tradizionali rilevatori di onde gravitazionali terrestri si basavano principalmente su raggi laser che rimbalzavano tra specchi di riferimento lungo linee di base ortogonali. Tuttavia, molti di questi rilevatori hanno una sensibilità limitata alle frequenze più basse a causa delle fluttuazioni del rumore newtoniano.
Gli scienziati hanno proposto di utilizzare interferometri atomici, distanziati lungo linee di base orizzontali o verticali, in cui un raggio laser manipola tutti gli interferometri per tracciare i cambiamenti della linea di base indotti dalle onde gravitazionali.
Questo approccio apre una nuova banda di frequenza per l’osservazione delle onde gravitazionali, integrando gli attuali interferometri laser e la prevista antenna spaziale per interferometro laser (LISA). Tuttavia, spesso affrontano sfide legate alla scalabilità e ai vincoli di espansione atomica.
Schubert et al. ha proposto un altro rilevatore terrestre basato sull’interferometria atomica per onde gravitazionali con frequenze comprese tra 0,3 Hz e 5 Hz.
“La novità della nostra proposta rispetto ad altre è la sua geometria: come l’interferometro atomico è implementato da una scelta specifica di interazioni coerenti atomo-luce”, ha detto l’autore Christian Schubert. “Combina una geometria multi-loop con rilanci, in modo tale che è necessario un solo collegamento per la manipolazione coerente della coppia di interferometri atomici in una configurazione orizzontale”.
Questi interferometri “a circuito ripiegato” per antenne orizzontali promettono numerosi vantaggi. Riducono i requisiti sulle fonti che forniscono atomi ultrafreddi per l’interferometria – e l’impatto delle fonti di errore. Combinano inoltre i vantaggi delle geometrie del rilevatore verticale con quelli delle linee di base orizzontali, in particolare la scalabilità in lunghezza, che aumenta la sensibilità del rilevatore.
“Il rilevatore può funzionare in modalità a banda larga per trovare un segnale e quindi passare a una modalità di risonanza, aumentando il rapporto segnale-rumore a una frequenza di segnale specifica”, ha affermato Schubert.
Fonte: “Interferometro atomico scalabile e simmetrico per il rilevamento di onde gravitazionali infrasoniche”, di C. Schubert, D. Schlippert, M. Gersemann, S. Abend, E. Giese, A. Roura, WP Schleich, W. Ertmer e EM Rasel, AVS Scienza quantistica (2024). L’articolo è consultabile all’indirizzo https://doi.org/10.1116/5.0228398 .
