与引力波相关的激光新突破将测试广义相对论的基本极限

来自西澳大学（UWA）的引力波科学家已经领导开发了一种新的激光模式传感器，其精度前所未有，将用于探测中子星的内部，并测试广义相对论的基本极限。

引力波是由宇宙中一些能量最强、最激烈的过程引起的时空“涟漪”，如中子星或黑洞相互绕行、黑洞碰撞、超新星和中子星碰撞。

来自西澳大学卓越引力波发现中心（OzGrav-UWA）的研究助理Aaron Jones博士说，西澳大学协调了引力波、元表面和光子学专家的全球合作，开创了一种新方法来测量称为“特征模式 ”的光的结构。

“像LIGO、Virgo和KAGRA这样的引力波探测器储存了大量的光功率，几对镜子被用来增加沿着探测器的巨大臂膀储存的激光量，”Jones博士说。

“然而，这几对镜子中的每一对都有微小的扭曲，使光线从激光束的完美形状上散射开来，这可能会在探测器中造成多余的噪音，限制了灵敏度并使探测器脱机。”“我们想测试一个想法，让我们放大激光束，寻找可能限制探测器灵敏度的小的‘摇摆’功率。”

Jones博士说，在电信行业中也遇到了类似的问题，科学家们正在研究如何使用多种特征模式，以便在光纤上传输更多的数据。

他说：“电信业的科学家们已经开发了一种使用简单仪器测量特征模式的方法，但对于我们的目的来说，它不够敏感。我们有了使用元表面的想法--一种具有亚波长尺寸编码的特殊图案的超薄表面--并联系了能够帮助我们制造一个的合作者。”

该团队开发的概念验证装置比电信科学家开发的原始设备敏感一千多倍，研究人员现在将寻求把这项工作转化为引力波探测器。

OzGrav-UWA首席研究员赵春农副教授说，这项发展是在探测和分析引力波携带的信息方面的又一进步，使我们能够以新的方式观察宇宙。

赵春农说：“如果我们要了解中子星的内部，并以一种前所未有的方式进一步观察宇宙，解决未来引力波探测器的模式感应问题是至关重要的。”

这项突破在发表于《物理评论A》的一项研究中得到了详细说明。