ال سلسلة أبحاث البكالوريوس نحن نبرز هذا البحث أنت منجز. إذا كنت طالبًا جامعيًا وترغب في المشاركة في برنامج REU أو برنامج بحث فلكي مشابه ومشاركة ذلك في Astrobites ، فيرجى الاطلاع على موقعنا صفحة التقديم لمزيد من التفاصيل. نريد أن نسمع خبرتك البحثية العامة!
سكوت ماجي
جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس (UCLA)
سكوت سي. ماجي هي طالبة أولى في علم الفلك بجامعة كاليفورنيا بلوس أنجلوس. استمرار برنامج REU الصيفي في مركز جامعة نورث وسترن للدراسات والبحوث المتوسطة في الفيزياء الفلكية مع البروفيسور سليم شهريار. تم تقديم المشروع كملصق في الاجتماع 237 للجمعية الفلكية الأمريكية.
تعتمد الملاحظات الحالية لموجات الجاذبية مقياس ميكلسون للتداخل مثل تلك المستخدمة في أجهزة الكشف LIGO أو VIRGO. تحتوي على أشعة ضوئية يبلغ طولها عدة كيلومترات وتتداخل عندما يتمدد الفضاء أو يتقلص مع موجات الجاذبية الساقطة. بصرف النظر عن التكاليف الضخمة والتحديات الأخرى المرتبطة ببناء المخترعين على بعد آلاف الأمتار ، فإن عيبًا آخر هو أن قياساتهم محددة بدقة من خلال الضوضاء الكمومية الأساسية. من أجل حل مشاكل الحجم والضوضاء ، فإننا نستكشف استخدام اكتشاف موجات الجاذبية أشعة الضوء الفائقة. حصلت هذه الأشعة الضوئية على اسمها لأن سرعة مجموعتها أسرع من السرعة الاسمية للضوء. ونتيجة لذلك ، فإنها تظهر تشتتًا سلبيًا أثناء الانتشار ، لذلك توجد علاقة حساسية شديدة بين ترددها وطول الحفرة التي يسافرون فيها. يمكن استخدام علاقة فرط الحساسية هذه لاكتشاف التغيرات في طول تجويف الليزر على مسافات قصيرة جدًا من تلك التي تنتقل بواسطة أشعة LIGO و VIRGO عندما يتم تمديد أو تقلص مساحة موجة الجاذبية الواردة. في الواقع ، نقدر أن كاشفًا يبلغ طوله 10 أمتار يمكنه تحقيق دقة تشبه LIGO بترددات أكبر قليلاً. ستبدأ الكاشفات التي يزيد حجمها عن 10 أمتار في تجربة ضوضاء كمومية أقل بكثير من LIGO لتحسين الدقة بشكل كبير.
للمساعدة في تصميم هذا المخترع الجديد ، من الممكن تصميم هذه الأشعة بدقة وتحديد المعلمات التي تعزز استخدام الليزر ، مثل حجم الحفرة ، وطاقة الليزر ، وتردد القيادة. يتطلب القيام بذلك عددًا من الحسابات المتطرفة على كمبيوتر عملاق ، حيث يتم إنشاء الليزر الفائق اللمعان من خلال استغلال 39. مكملات جيمان الروبيديوم الذري في بخار. قمنا بحل 39 × 39 Hamiltonian لتحديد التطور الزمني للنظام الكمي الذي يتكون من الليزر ، باستخدام خوارزمية خاصة طورها فريق Shahiar. يتضمن مفاهيم العلاقة بين مستويات العرض وتشتت الذرات بسرعة. من خلال تمكين هذه المحاكاة ، أصبحنا أقرب إلى فهم أشعة الضوء الفائقة اللمعان وتطوير كاشف موجات الجاذبية في النهاية. في يوم من الأيام ، قد يتم وضع العديد من أجهزة الكشف عن موجات الجاذبية الصغيرة لهذا التصميم في العالم والفضاء ، مما يوفر الفرصة لإجراء ملاحظات أعلى بكثير لموجات الجاذبية.
حرره Astrobite مايكل هامر
