Cermin terdeformasi yang ditingkatkan dapat membantu para ilmuwan mendeteksi sumber-sumber baru gelombang gravitasi dari jauh di luar angkasa – Sains Terkini

Para peneliti telah mengembangkan jenis baru cermin yang dapat dideformasi yang dapat meningkatkan sensitivitas detektor gelombang gravitasi berbasis darat seperti Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). LIGO tingkat lanjut mengukur riak-riak samar dalam ruang waktu yang disebut gelombang gravitasi, yang disebabkan oleh peristiwa yang jauh seperti tabrakan antara lubang hitam atau bintang neutron.

"Selain meningkatkan detektor gelombang gravitasi hari ini, cermin baru ini juga akan berguna untuk meningkatkan sensitivitas pada detektor generasi berikutnya dan memungkinkan deteksi sumber gelombang gravitasi baru," kata ketua tim peneliti Huy Tuong Cao dari simpul University of Adelaide Pusat Keunggulan Australia untuk Penemuan Gelombang Gravitasi (OzGrav).

Cermin yang dapat dideformasi, yang digunakan untuk membentuk dan mengendalikan sinar laser, memiliki permukaan yang terbuat dari cermin kecil yang masing-masing dapat digerakkan, atau digerakkan, untuk mengubah bentuk keseluruhan cermin. Sebagaimana dirinci dalam jurnal The Optical Society (OSA) Optik Terapan, Cao dan rekannya, untuk pertama kalinya, membuat cermin yang dapat dideformasi berdasarkan efek bimetal di mana perubahan suhu digunakan untuk mencapai perpindahan mekanis.

"Cermin baru kami menyediakan rentang aktuasi besar dengan presisi tinggi," kata Cao. "Kesederhanaan desain berarti dapat mengubah optik yang tersedia secara komersial menjadi cermin yang dapat dideformasi tanpa peralatan yang rumit atau mahal. Ini membuatnya berguna untuk sistem apa pun di mana kontrol presisi bentuk balok sangat penting."

Teknologi baru ini disusun oleh Cao dan Aidan Brooks dari LIGO sebagai bagian dari program pengunjung antara Universitas Adelaide dan Laboratorium LIGO, yang didanai oleh Dewan Penelitian Australia dan National Science Foundation.


Membangun cermin yang lebih baik

Detektor gelombang gravitasi berbasis darat menggunakan sinar laser yang bergerak bolak-balik ke bawah dua lengan interferometer untuk memantau jarak antara cermin di ujung masing-masing lengan. Gelombang gravitasi menyebabkan sedikit variasi tetapi dapat terdeteksi dalam jarak antara cermin.

Mendeteksi perubahan kecil ini memerlukan kemudi dan bentuk sinar laser yang sangat presisi, yang dilengkapi dengan cermin yang dapat dideformasi.

"Kami sedang mencapai titik di mana presisi yang diperlukan untuk meningkatkan sensitivitas detektor gelombang gravitasi melampaui apa yang dapat dicapai dengan teknik fabrikasi yang digunakan untuk membuat cermin yang dapat dideformasi," kata Cao.

Kebanyakan cermin yang dapat dideformasi menggunakan cermin tipis untuk menginduksi aktuasi dalam jumlah besar, tetapi cermin tipis ini dapat menghasilkan hamburan yang tidak diinginkan karena sulit dipoles. Para peneliti merancang jenis baru cermin yang dapat dideformasi menggunakan efek bimetalik dengan menempelkan sepotong logam ke cermin kaca. Ketika keduanya dipanaskan bersama, logam memuai lebih dari kaca, menyebabkan cermin menekuk.

Desain baru tidak hanya menciptakan aktuasi dalam jumlah besar tetapi juga kompak dan membutuhkan modifikasi minimum untuk sistem yang ada. Kedua cermin silika leburan dan pelat aluminium yang digunakan untuk membuat cermin yang dapat dideformasi tersedia secara komersial. Untuk melampirkan dua lapisan, para peneliti dengan hati-hati memilih perekat yang akan memaksimalkan aktuasi.

"Yang penting, desain baru memiliki permukaan optik lebih sedikit untuk sinar laser untuk melakukan perjalanan," kata Cao. "Ini mengurangi kehilangan cahaya yang disebabkan oleh hamburan atau penyerapan lapisan."

Karakterisasi presisi


Membuat cermin yang sangat presisi membutuhkan teknik karakterisasi yang presisi. Para peneliti mengembangkan dan membangun sensor depan gelombang Hartmann yang sangat sensitif untuk mengukur bagaimana deformasi cermin mengubah bentuk sinar laser.

"Sensor ini sangat penting untuk percobaan kami dan juga digunakan dalam detektor gravitasi untuk mengukur perubahan kecil pada optik inti interferometer," kata Cao. "Kami menggunakannya untuk mencirikan kinerja cermin kami dan menemukan bahwa cermin itu sangat stabil dan memiliki respons yang sangat linier terhadap perubahan suhu."

Tes juga menunjukkan bahwa perekat adalah faktor pembatas utama untuk rentang aktuasi cermin. Para peneliti saat ini sedang bekerja untuk mengatasi keterbatasan yang disebabkan oleh perekat dan akan melakukan lebih banyak tes untuk memverifikasi kompatibilitas sebelum memasukkan cermin ke dalam LIGO Lanjutan.

Referensi:

Material disediakan oleh Masyarakat Optik. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.