Une nouvelle technologie de compensation de mouvement a aidé à refroidir les miroirs de l'observatoire LIGO à des températures de seulement des milliardièmes de degré.
L'observatoire LIGO est l'un des deux principaux instruments d'enregistrement des ondes gravitationnelles. Cette « ondulation de l'espace-temps » a été prédite par Einstein, mais il n'a été possible de confirmer expérimentalement son existence qu'un siècle plus tard, principalement à l'aide de l'instrument LIGO. Le projet est une paire d'observatoires situés à des milliers de kilomètres l'un de l'autre, dans chacun desquels des faisceaux laser se déplacent le long d'un tube sous vide en forme de L, réfléchi par des miroirs.
L'interférence de ces rayons permet de remarquer le moindre changement dans la taille des épaules causé par le passage d'ondes de gravité invisibles. Il est clair que la précision d'un interféromètre laser dépend de la précision de la position de ses éléments, principalement les miroirs. Par conséquent, ils sont eux-mêmes rendus lourds (40 kilogrammes), suspendus à des câbles solides, et le système d'amortissement enregistre et neutralise automatiquement toute vibration.
Et récemment, les scientifiques de la collaboration LIGO ont pu pratiquement éliminer un tel miroir du bruit thermique, le refroidissant presque à zéro absolu. Selon eux, c'est la première fois qu'un corps macroscopique est refroidi à presque l'état d'énergie fondamentale, auquel le mouvement des particules s'arrête. Le travail est décrit dans un article publié dans la revue Science.
Bien entendu, aucun congélateur existant ne permettra de refroidir l'objet à moins 273, 15°C. Cependant, la température est une manifestation du mouvement des particules et le mouvement peut être minimisé pour obtenir ce refroidissement. A cet effet, une force peut leur être appliquée pour contrer les vibrations. Pour enregistrer avec précision de telles oscillations, les auteurs ont utilisé les lasers de l'interféromètre LIGO lui-même. Et pour les neutraliser, des électrodes ont été apportées aux miroirs, ce qui a permis de les déplacer avec précision à l'aide de courant.
En appliquant un tel nouveau mécanisme à un système de quatre miroirs interférométriques laser équilibrés de 40 kilogrammes, les scientifiques ont minimisé son mouvement en le refroidissant à un incroyable 77 nanokelvin (77 milliardième de degrés au-dessus de la température du zéro absolu). On s'attend à ce que cela augmente la sensibilité de l'observatoire des ondes gravitationnelles.