Od czego zależy dokładność pomiarów w LIGO?

Pytanie

Pyta Aleksander

Pytanie dotyczy pomiaru fal grawitacyjnych w interferometrze LIGO. Z jaką dokładnością znana jest długość fali lasera użytego w doświadczeniu? Czy to, z jaką dokładnością znamy długość fali światła, ogranicza dokładność pomiaru skrócenia/wydłużenia jednego z ramion interferometru?

Odpowiedź

Odpowiada prof. Tomasz Bulik

Długość fali lasera to około 532 nm. To co jest ważne, to wyczyszczenie światła lasera z innych długości fali i pozostawienie tylko jednej. To co jest później mierzone to zmiana fazy, czyli mniej więcej $\Delta \phi = \Delta L / \lambda$, gdzie $\Delta L$ to zmiana długości ramienia, zaś $\lambda$ to długość fali. Nie musimy bardzo dokładnie znać długości, ale znamy ją z dokładnością do femtometrów, czyli względna dokładność to około $10^{-8}$. Taka dokładność jest bardzo małym źródłem błędu w końcowym pomiarze. Musimy z pomiaru $\Delta \phi$ wyznaczyć $\Delta L$. W wyznaczeniu $\Delta L$ większość błędu bierze się z $\Delta \phi$, zaś niedokładność $\lambda$ to mały wkład, pod warunkiem, że $\lambda$ jest stałe.