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Enfriamiento de los espejos del LIGO hasta casi el estado fundamental cuántico cercano

Peer-Reviewed Publication

American Association for the Advancement of Science (AAAS)

Utilizando los espejos suspendidos del LIGO, los investigadores han demostrado la capacidad de enfriar un objeto a gran escala -el oscilador optomecánico de 10 kilogramos que forman los espejos suspendidos- hasta casi el estado fundamental cuántico en movimiento. La actualización del LIGO (Observatorio de ondas gravitatorias por interferometría láser) con esta modificación no solo aumentaría la sensibilidad y el alcance del dispositivo en la detección de ondas gravitacionales, sino que también podría proporcionar nuevos conocimientos sobre los fenómenos cuánticos a gran escala. Para inducirlos a un estado cuántico, la mayoría de los objetos mecánicos deben enfriarse a temperaturas extremadamente bajas para superar las vibraciones térmicas, o fonones, que enmascaran la firma del movimiento cuántico. De este modo, se acerca el objeto a su estado fundamental en movimiento. Sin embargo, la consecución del estado fundamental de movimiento por lo general solo se ha demostrado en objetos a nanoescala y los métodos utilizados para preparar estos pequeños sistemas no son factibles a escalas de masa más grandes. En esta ocasión, Chris Whittle y sus colegas informan sobre el enfriamiento por láser activo de los espejos de Advanced LIGO, que forman efectivamente un oscilador mecánico de 10 kg, desde temperatura ambiente hasta 77 nanokelvin, lo que hace que el sistema se acerque a su estado fundamental en movimiento. Según Whittle et al., este enfriamiento puso al oscilador en un estado con una ocupación media de fonones de 10,8, suprimiendo el ruido de retroacción cuántica en 11 órdenes de magnitud. Además, los resultados representan un aumento de 13 órdenes de magnitud en la masa de un objeto preparado cerca de su estado fundamental en movimiento sobre otras demostraciones.

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