Gwella sensitifrwydd ar gyfer LIGO Uwch

Mae synwyryddion Advanced LIGO (Arsyllfa Tonnau Disgyrchol yr Ymyriadau Laser) yn offerynnau hynod gymhleth â sensitifedd mor isel â 2×10^-20 m/sqrt(Hz) tra byddant yn cael eu gweithredu. I sicrhau sensitifedd astroffisegol gwell, mae’r offerynnau’n cael eu huwchraddio’n gyson, a hynny drwy ddefnyddio’r technolegau diweddaraf un pan fydd bylchau yn ystod cyfnodau arsyllu hyd blwyddyn.

Natur cwanteiddiedig goleuni yw un o’r rhwystrau mwyaf sylweddol i wella sensitifedd LIGO. Bydd cynyddu pŵer a defnyddio cyflyrau gwasgedig goleuni’n rhan o fersiwn newydd LIGO A+ (gwaith uwchraddio o ran synwyryddion y bwriedir ei wneud ar ôl y cyfnod arsyllu nesaf, sef O4) er mwyn lleihau’r sŵn saethu a’r gwasgedd yn sgîl pelydru a geir yn y system. Fodd bynnag, mae lleihau sŵn saethu drwy wasgu’n cynyddu perthnasedd ffynonellau sŵn eraill, yn enwedig perthnasedd sŵn electronig allddarlleniad y prif ffotosynhwyrydd. I fynd i’r afael â hyn a galluogi lefelau gwasgu uwch, datblygwyd cylched rhagfwyhadur sŵn isel a phŵer uchel newydd ar gyfer allddarlleniadau’r ffotodeuod. Y rhagfwyaduron hyn yw’r cam cyntaf un i dynnu signalau tonnau disgyrchiant o’r ffotodeodau. Pan fydd tonnau disgyrchol yn pasio’r synhwyrydd, mae’r ffotodeuod sy’n trawsyrru’r glanhäwr modd allbynnu’n synhwyro newid bach ym mhŵer golau’r laser. Ar ôl hynny, mae’r rhagfwyhadur yn troi arwyddion ffotocerhyntau ffotodeuod yn foltedd ac yn mwyhau’r arwyddion hynny.

Datblygwyd yr allddarlleniadau newydd gyda’r nod o’u gosod yn Hanford a Livingston mewn pryd ar gyfer cyfnod arsyllu 2022. Mae’r dyluniad terfynol yn dangos lleihad hyd at ffactor o 6 yn lefel y sŵn o’i gymharu â’r allddarlleniad presennol (Ffigur 1), a fydd yn cynyddu graddau’r gwasgu sy’n weladwy ar ôl y gwaith gosod a, trwy hynny, gynyddu sensitifedd y synhwyrydd LIGO i ganfod cyfuniadau seryddol ymhellach i ffwrdd yn y bydysawd.