La innovación en detectores de ondas gravitacionales podría ayudar a descubrir secretos cósmicos

Por Universidad del Oeste de Escocia 9 de junio de 2023

Un avance significativo en la tecnología de película delgada tiene el potencial de mejorar la sensibilidad de los detectores de ondas gravitacionales, facilitando una comprensión más profunda del universo. La nueva técnica fue desarrollada en el Instituto de Películas Delgadas, Sensores e Imágenes de UWS e implica producir películas delgadas con ruido térmico reducido, mejorando su capacidad de detección.

Los investigadores han desarrollado una tecnología de película delgada que mejora la sensibilidad del detector de ondas gravitacionales. Este avance promete profundizar nuestra comprensión del universo, ampliando el rango de detección de eventos cósmicos y podría beneficiar a dispositivos de alta precisión como relojes atómicos y computadoras cuánticas.

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"}]">ondas gravitacionales: se han abierto tras un gran avance realizado por investigadores de la Universidad del Oeste de Escocia (UWS).

El innovador desarrollo de la tecnología de película delgada promete mejorar la sensibilidad de los detectores de ondas gravitacionales actuales y futuros. Desarrollada por académicos del Instituto de Películas Delgadas, Sensores e Imágenes (ITFSI) de UWS, la innovación podría mejorar la comprensión de la naturaleza del universo.

Las ondas gravitacionales, predichas por primera vez por la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, son ondas en el tejido del espacio-tiempo causadas por los eventos más energéticos del cosmos, como las fusiones de agujeros negros y las colisiones de estrellas de neutrones. Detectar y estudiar estas ondas proporciona información invaluable sobre la naturaleza fundamental del universo.

El Dr. Carlos García Núñez, profesor titular de la Escuela de Computación, Ingeniería y Ciencias Físicas (CEPS), dijo: "En el Instituto de Películas Delgadas, Sensores e Imágenes, estamos trabajando arduamente para superar los límites de los materiales de película delgada, explorando nuevos técnicas para depositarlos, controlando sus propiedades para que coincidan con los requisitos de la tecnología de detección actual y futura para la detección de ondas gravitacionales".

“El desarrollo de espejos de alta reflexión con bajo ruido térmico abre un amplio abanico de aplicaciones, que abarca desde la detección de ondas gravitacionales a partir de eventos cosmológicos hasta el desarrollo de computadoras cuánticas”.

La técnica utilizada en este trabajo, originalmente desarrollada y patentada por el profesor Des Gibson, director del Instituto de Películas Delgadas, Sensores e Imágenes de UWS, podría permitir la producción de películas delgadas que logran bajos niveles de "ruido térmico". La reducción de este tipo de ruido en los revestimientos de espejos es fundamental para aumentar la sensibilidad de los detectores de ondas gravitacionales actuales, lo que permite la detección de una gama más amplia de eventos cosmológicos, y podría implementarse para mejorar otros dispositivos de alta precisión, como relojes atómicos o computadoras cuánticas.

El profesor Gibson dijo: "Estamos encantados de presentar esta tecnología de película delgada de vanguardia para la detección de ondas gravitacionales. Este avance representa un importante paso adelante en nuestra capacidad para explorar el universo y descubrir sus secretos a través del estudio de las ondas gravitacionales. Creemos que esto El avance acelerará el progreso científico en este campo y abrirá nuevas vías para el descubrimiento".

"La tecnología de película delgada de UWS ya se ha sometido a pruebas y validaciones exhaustivas en colaboración con científicos e instituciones de investigación de renombre. Los resultados se recibieron con gran entusiasmo, lo que alimentó la expectativa por su impacto futuro en el campo de la astronomía de ondas gravitacionales. La tecnología de deposición de recubrimiento se está desarrollando comercializado por la empresa derivada de UWS, Albasense Ltd".

El desarrollo de recubrimientos con bajo ruido térmico no solo hará que las futuras generaciones de detectores de ondas gravitacionales sean más precisas y sensibles a los eventos cósmicos, sino que también brindará nuevas soluciones a los relojes atómicos y la mecánica cuántica, ambos de gran relevancia para los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas. 7, 9 y 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"}]">evaporación de haz de electrones asistida por iones de plasma para detectores de ondas gravitacionales" por Carlos García Nuñez, Gavin Wallace, Lewis Fleming, Kieran Craig, Shigeng Song, Sam Ahmadzadeh, Caspar Clark, Simon Tait, Iain Martin, Stuart Reid, Sheila Rowan y Des Gibson, 23 febrero 2023, Óptica Aplicada.DOI: 10.1364/AO.477186