L'innovation dans les détecteurs d'ondes gravitationnelles pourrait aider à débloquer les secrets cosmiques

Par University of the West of Scotland9 juin 2023

Une avancée significative dans la technologie des couches minces a le potentiel d'améliorer la sensibilité des détecteurs d'ondes gravitationnelles, facilitant une meilleure compréhension de l'univers. La nouvelle technique a été développée à l'Institut des couches minces, des capteurs et de l'imagerie de l'UWS et consiste à produire des couches minces avec un bruit thermique réduit, améliorant ainsi leur capacité de détection.

Des chercheurs ont mis au point une technologie à couches minces qui améliore la sensibilité du détecteur d'ondes gravitationnelles. Cette percée promet d'approfondir notre compréhension de l'univers, d'élargir la plage de détection des événements cosmiques, et pourrait bénéficier à des dispositifs de haute précision comme les horloges atomiques et les ordinateurs quantiques.

New frontiers in the study of the universe – and gravitational wavesGravitational waves are distortions or ripples in the fabric of space and time. They were first detected in 2015 by the Advanced LIGO detectors and are produced by catastrophic events such as colliding black holes, supernovae, or merging neutron stars." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">ondes gravitationnelles - ont été ouvertes suite à une percée par des chercheurs de l'Université de l'ouest de l'Écosse (UWS).

Le développement révolutionnaire de la technologie des couches minces promet d'améliorer la sensibilité des détecteurs d'ondes gravitationnelles actuels et futurs. Développée par des universitaires de l'Institut des couches minces, des capteurs et de l'imagerie (ITFSI) de l'UWS, cette innovation pourrait améliorer la compréhension de la nature de l'univers.

Les ondes gravitationnelles, prédites pour la première fois par la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein, sont des ondulations dans le tissu de l'espace-temps causées par les événements les plus énergétiques du cosmos, tels que les fusions de trous noirs et les collisions d'étoiles à neutrons. La détection et l'étude de ces ondes fournissent des informations inestimables sur la nature fondamentale de l'univers.

Le Dr Carlos Garcia Nuñez, maître de conférences à l'École d'informatique, d'ingénierie et de sciences physiques (CEPS), a déclaré : « À l'Institut des couches minces, des capteurs et de l'imagerie, nous travaillons dur pour repousser les limites des matériaux à couches minces, en explorant de nouvelles techniques pour les déposer, en contrôlant leurs propriétés afin de répondre aux exigences de la technologie de détection actuelle et future pour la détection des ondes gravitationnelles.

"Le développement de miroirs hautement réfléchissants à faible bruit thermique ouvre un large éventail d'applications, qui vont de la détection des ondes gravitationnelles d'événements cosmologiques au développement d'ordinateurs quantiques."

La technique utilisée dans ce travail - initialement développée et brevetée par le professeur Des Gibson, directeur de l'Institut des couches minces, des capteurs et de l'imagerie de l'UWS - pourrait permettre la production de couches minces qui atteignent de faibles niveaux de "bruit thermique". La réduction de ce type de bruit dans les revêtements de miroirs est essentielle pour augmenter la sensibilité des détecteurs d'ondes gravitationnelles actuels - permettant la détection d'un plus large éventail d'événements cosmologiques - et pourrait être déployée pour améliorer d'autres dispositifs de haute précision, tels que les horloges atomiques ou ordinateurs quantiques.

Le professeur Gibson a déclaré : « Nous sommes ravis de dévoiler cette technologie de pointe en couches minces pour la détection des ondes gravitationnelles. Cette percée représente une avancée significative dans notre capacité à explorer l'univers et à percer ses secrets grâce à l'étude des ondes gravitationnelles. l'avancement accélérera le progrès scientifique dans ce domaine et ouvrira de nouvelles voies de découverte."

"La technologie des couches minces d'UWS a déjà fait l'objet de tests et de validations approfondis en collaboration avec des scientifiques et des instituts de recherche renommés. Les résultats ont été accueillis avec beaucoup d'enthousiasme, alimentant l'anticipation de son impact futur sur le domaine de l'astronomie des ondes gravitationnelles. La technologie de dépôt de revêtement est en train d'être commercialisé par la société dérivée UWS, Albasense Ltd."

Le développement de revêtements à faible bruit thermique rendra non seulement les futures générations de détecteurs d'ondes gravitationnelles plus précises et sensibles aux événements cosmiques, mais apportera également de nouvelles solutions aux horloges atomiques et à la mécanique quantique, toutes deux très pertinentes pour les objectifs de développement durable des Nations Unies. 7, 9 et 11.

Reference: "Amorphous dielectric optical coatings deposited by plasmaPlasma is one of the four fundamental states of matter, along with solid, liquid, and gas. It is an ionized gas consisting of positive ions and free electrons. It was first described by chemist Irving Langmuir in the 1920s." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">plasma ion-assisted electron beam evaporation for gravitational wave detectors" par Carlos Garcia Nuñez, Gavin Wallace, Lewis Fleming, Kieran Craig, Shigeng Song, Sam Ahmadzadeh, Caspar Clark, Simon Tait, Iain Martin, Stuart Reid, Sheila Rowan et Des Gibson, 23 février 2023, Applied Optics.DOI : 10.1364/AO.477186