Ученые создали первый детектор высокочастотных гравитационных волн
Сегодня исследователи охотятся лишь за низкочастотными гравитационными волнами, а колебания высокой частоты остаются неисследованными. Новое устройство может исправить эту ситуацию
Гравитационные волны были предсказаны Альбертом Эйнштейном, теория которого предполагала, что движение астрономических объектов может порождать волны искривления пространства-времени, распространяющиеся по Вселенной. Это предсказание было доказано на практике в 2015 году, когда детекторы LIGO и Virgo впервые поймали подобный сигнал. Ученые считают, что низкочастотные гравитационные волны вызваны вращением и слиянием двух черных дыр или поглощением звезды черной дырой.
Нынешнее поколение детекторов обладает высокой чувствительностью только к низкочастотным сигналам. При этом высокочастотные гравитационные волны остаются малоизученным и чрезвычайно сложным направлением в астрономии.
Новый детектор для улавливания высокочастотных гравитационных волн, разработанный физиками, содержит в своей основе кварцевый резонатор объемных акустических волн. Это устройство представляет собой диск из кварцевого кристалла, который может вибрировать на высоких частотах из-за акустических волн, проходящих через него. Эти волны индуцируют распространение электрического тока по всему устройству, которое можно обнаружить путем размещения проводящих пластин на внешних поверхностях кварцевого диска.
Кварцевый резонатор исследователи подключили к сверхпроводящему квантовому интерференционному устройству, известному как SQUID, которое действует как чрезвычайно чувствительный усилитель сигнала. Эта сборка была помещена в несколько радиационных экранов для защиты от случайных электромагнитных полей и охлаждена до криогенных температур. Это позволило регистрировать при помощи усилителя SQUID низкоэнергетические акустические колебания кварцевого кристалла при больших напряжениях. В ходе проверки работы прибора ученые смогли обнаружить два новых события, которые потенциально могли бы быть высокочастотными гравитационными волнами.
Статья об открытии опубликована в журнале Physical Review Letters.
