オーストラリアの大学の報道により、重力波ハンティングの感度が向上

ANUの研究者らは、レーザー干渉計重力波天文台（LIGO）に超精密光学コーティングを施し、時空の波紋を検出する能力を強化した。チームは 3 年をかけてこれらのコーティングを開発し、2 つの特殊なビームスプリッターに適用し、精密光学系を均一性のレベルまで押し上げました。

ANU重力天体物理学センターのロバート・ウォード教授は、「私たちはこのガラスを、ほぼ0.5メートル、つまり端から端までの原子数個の違いまで、1～2ナノメートル以内で覆います」と説明する。このオーストラリアの貢献は、LIGOの感度を向上させ、宇宙事象からのより弱い重力波の検出を可能にすることを目的としています。

カスタム自動化により、超クリーンな光学部品の製造が可能になります

ANFF OptoFab ACT の Deon Hickey 氏によると、LIGO の改良型ビームスプリッターに必要な精度を達成するには、まったく新しい製造技術が必要でした。チームは、厳しい層の堆積と測定の要件を満たすカスタム機器を構築することで、既存の機器の制限を回避しました。 「要件を満たすことができる機械は世界にあまり多くないため、独自の装置を構築し、問題を解決する新しい方法を見つける必要がありました」とヒッキー氏は述べています。重力波検出の極端な要求には、比類のない均一性を備えたコーティングが必要です。 Steve Madden 教授は、「これらのコンポーネントを構築するには、絶妙な測定精度、非常に厳密に制御されたプロセス、およびコーティング厚さの極めて均一性が必要です。」と説明しました。 45 センチメートルの各ディスクは非常に純粋なガラスでできており、重さは 20 キログラムを超え、二重層になっています。

1 つの層はレーザー ビームを正確に分割し、もう 1 つの層は超低反射率の表面で干渉を最小限に抑え、弱い信号を記録する検出器の能力を増幅します。このレベルの制御は、0.5 メートルの表面全体にわたってわずか数原子のコーティング厚さの変化を維持することにまで及びます。これは達成不可能な偉業です。 3 年間にわたる研究開発の取り組みは、これらの特殊な光学系を LIGO に納入することで最高潮に達し、国際天文台に対するオーストラリアの多大な貢献を表しています。マッデン教授はチームの献身的な姿勢を強調し、「我々は非常に挑戦的な研究開発に3年を費やし、これらの光学系の構築に心血を注いだ。」と述べた。 ANU チームは、この厳格な基準に合わせてコーティングを製造できる世界でわずか 2 つのグループのうちの 1 つであり、オーストラリア国立製造施設 (ANFF) の OptoFab ACT ハブでその専門知識と高度な設備を実証しています。マッデン教授によると、最終的な目的は、アップグレードされた検出器からの科学的収量を最大化することであり、「このオーストラリアの貢献が国際科学に優れた成果をもたらすことを我々は本当に望んでいる」という。

LIGO ディバイダーで必要な均一性を達成するには、それぞれが特定の洗浄、測定、取り扱いステップ専用の 8 つのカスタム自動システムの開発が必要でした。これらのシステムは、繊細なコンポーネントへの人的接触を防ぎ、汚染を最小限に抑え、45cm ディスクで一貫した結果を保証するために不可欠でした。このレベルの制御には、先進的な半導体製造施設と同じ清浄度基準に基づいて建設された新しい研究施設である ANU Research School of Physics クリーン ルームが必要でした。標準的な眼鏡レンズのコーティングよりも 1,000 倍以上効果的な超低反射率コーティングは、プロセスをさらに複雑にしました。