Tynd tråd giver store problemer for europæisk observatorium for gravitationsbølger

Tynd tråd giver store problemer for europæisk observatorium for gravitationsbølger

Det europæsiske gravitationsbølgelaboratorium er placeret i Toscana i Italien (Foto: Virgo/N.Baldocchi)

På mandag indvies det europæiske gravitationsbølgeobservatorium Virgo i Italien efter en større opgradering, men problemer med en 0,4 millimeter tynd tråd betyder, at observatoriet ikke i første omgang opnår sin forventede følsomhed.

Den 20. februar vil det største europæiske gravitationsbølgeobservatorium Virgo blive genåbnet efter en 5 år lang ombygning til 175 mio. kr.

Men opgraderingen, der skulle bringe Virgo op i samme liga som de amerikanske gravitationsbølgeobservatorier LIGO, er løbet ind i alvorlige problemer på grund af en lille nærmest undseelig komponent.

Det betyder, at der kan gå op til år, før Virgo får sin fulde følsomhed.

Det skriver bl.a. Science og Nature.

For at opnå en høj præcision skal de 40 kg tunge spejle ophænges i tynde glastråde, men problemer med trådene har betydet, at man i første omgang har måttet bruge ståltråde - og det giver ringere følsomhed for detektion af gravitationsbølger. (Foto: Virgo)

Som de amerikanske observatorier består Virgo af to lange arme på flere kilometer, hvor lasersignaler reflekteres med et spejl. Systemet er et interferometer, der meget præcis kan måle den ændring i længden på de to arme, der opstår, når rumtiden ændres som følge af udbredelsen gravitationsbølgerne, som er beskrevet af Einsteins generelle relativitetsteori.

Læs også: Hip hip hurra: Den generelle relativitetsteori fylder 100 år

Sådanne kan eksempelvis udsendes, når sorte huller støder sammen langt ude i universet, hvorfra de kan udbrede sig i retning af Jorden. Det var et sådant fænomen, LIGO detekterede i 2015 og annoncerede i februar 2016.

Opdagelsen kom, umiddelbart efter at de to LIGO-anlæg også havde været gennem en større opgradering for at øge deres følsomhed.

Læs også: Nu er det officielt: Gravitationsbølger er detekteret for første gang

Glas er bedre end stål

For at opnå en høj præcision skal spejlene være ophængt meget stabilt og præcist.

I den tidligere version af Virgo benyttede man tråde af stål, men i den opgraderede version gik man over til at bruges glastråde med en tykkelse på 0,4 mm, da de reducerer den termiske og mekaniske støj.

Men for at års tid siden opdagede man, at glastrådene gik i stykker - nogle gange dage efter de tunge spejle var ophængt, andre gange uger efter.

Efter lang tid fandt man fejlen, som bestod i, at mikroskopiske partikler stammende fra pumperne i det nye vakuumsystem satte sig på glastrådene, hvor de gav anledning til dannelse af mikrorevner, som i løbet af dage eller uger voksede sig større og større.

Indgår i et netværk af observatorier

Virgo skal indgå i et fælles system med de amerikanske observatorier.

Derfor behøver Virgo ikke være lige så følsomt som LIGO for at gøre nytte i det samlede system, men det skal have en følsomhed, der er mindst en fjerdedel af følsomheden for LIGO.

Med ståltrådene skulle Virgo lige netop nå op på denne følsomhed. Så til trods for problemerne ser forskere og teknikere frem til at tage det nye anlæg i brug.

Hvis alt går vel, håber man at have så meget styr på anlægget, at man om et års tid kan forsøge at geninstallere glastrådene - og det skulle give Virgo en halvt så god følsomhed som LIGO, hvorefter det vil komme til sin fulde ret.

I 2018 får LIGO og Virgo følgeskab af det japanske gravitaionsbølgeobservatorium Kagra. Det er særligt interessant, fordi det bygges 200 meter under jorden og er forsynet med spejle kølet til 20 kelvin. Begge forhold er med til at reducere støjen.

Senere forventes en kopi af de to LIGO-anlæg at blive bygget i Indien; LIGO-India.

Kommentarer (1)