Detektory fal grawitacyjnych LIGO i VIRGO, które w ostatnim czasie ogłaszały sukcesy w wykrywaniu zjawisk, nie są jedynymi eksperymentami, które są prowadzone. W zasadzie są to eksperymenty wyczulone tylko na pewien określony typ fal o niskiej częstotliwości, które wydają się był łatwiejsze do wykrycia. Aby poszerzyć sobie spektrum obserwacji, należy badać odkształcenia przestrzeni przy pomocy zupełnie innych detektorów.

Jeden z ciekawszych pomysłów jest startujący właśnie w Northwestern University mini-detektor NLSD, który powinien mieścić się na stole laboratoryjnym. W urządzeniu badana jest pozycja mikroskopijnej kulki zawieszonej w ramieniu o długości 1 metra za pomocą lewitacji elektromagnetycznej – wiązka lasera odbija się od lustra i interferuje sama ze sobą, tworząc wzór zagęszczeń i rozrzedzeń natężenia pola elektro-magnetycznego. Diamagnetyki, jako ciała wypychane z pola magnetycznego, mogą zostać uwięzione w luce osłabionego pola między dwoma węzłami wzmocnionego pola. W ten sposób mała kuleczka diamagnetyku lewituje, utrzymując pozycję zależną od sposobu interferencji fal. Przejście fali grawitacyjnej zmieni odrobinę długość ramienia detektora, a co za tym idzie także wzór interferencji i pozycję kuleczki. W modelu zostanie użyta szklana kulka o rozmiarach porównywalnych z wirusami.
Sprzęt tych rozmiarów powinien być czuły na krótkie fale, o częstotliwości około 10 kHz, będzie też z racji mniejszych rozmiarów łatwiejszy w eksploatacji – cała komora z ramieniem pomiarowym będzie izolowana od wibracji jednym zestawem tłumiącym. Początkowo planowana jest pilotażowa, roczna kampania pomiarowa, mająca sprawdzać stabilność urządzenia, w przyszłości planowana jest większa, dziesięciometrowa wersja. Budowa detektora kosztowała około miliona dolarów.

Fale grawitacyjne niskich częstotliwości, to ślad odległych zjawisk zderzeń i i koalescencji masywnych obiektów. Skąd jednak brałyby się fale o wysokiej częstotliwości? Z części modeli wynika, że powinny być obecne w całej przestrzeni jako pozostałość po Wielkim Wybuchu, a konkretnie po ruchu pierwotnych niejednorodności materii. Inne proponowane źródła to wibracja gwiazd neutronowych oraz hipotetyczne cząstki ciemnej materii – aksjony – o masie tak dużej, że ich przelot w pobliżu detektora dawałby zauważalny sygnał.
Jedna kampania obserwacyjna przetestuje więc kilka hipotez równocześnie.

https://www.scientificamerican.com/article/mini-gravitational-wave-detector-could-probe-dark-matter1/
https://www.wired.com/story/a-levitating-glass-bead-probes-the-universes-mysteries/

Na zdjęciu: lewitująca kulka w testowanym detektorze.
#nauka #fizyka #gruparatowaniapoziomu #ciekawostki