Chế tạo thành công thiết bị dò sóng hấp dẫn tần số cao

Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Vật lý Hạt vật chất tối của ARC (CDM) và Đại học Tây Australia đã chế tạo một thiết bị dò tìm, với khả năng sử dụng thạch anh để thu sóng hấp dẫn tần số cao.

Sóng hấp dẫn tần số cao có thể được tạo ra bởi một hố đen nguyên thủy hoặc đám mây hạt vật chất tối. Các nhà khoa học cho rằng, sóng hấp dẫn tần số thấp xuất hiện do hai hố đen quay tròn. Sau đó, những hố đen này sáp nhập, hoặc một ngôi sao bị hút vào hố đen.

Kể từ đó, một kỷ nguyên mới của công trình nghiên cứu về sóng hấp dẫn đã bắt đầu. Song, thế hệ máy dò hiện tại có tính năng nhạy chỉ với các tín hiệu tần số thấp. Việc phát hiện sóng hấp dẫn tần số cao vẫn là khía cạnh chưa được khám phá và là thách thức trong thiên văn học.

Lõi của thiết bị là một đĩa tinh thể thạch anh.

Máy dò mới do nhóm nghiên cứu tại CDM thiết kế nhằm thu sóng hấp dẫn tần số cao. Công cụ này được chế tạo từ bộ cộng hưởng sóng âm dạng khối tinh thể thạch anh (BAW).

Lõi của thiết bị là một đĩa tinh thể thạch anh có thể dao động ở tần số cao do sóng âm truyền qua bề dày của nó. Các sóng này sau đó tạo ra điện tích trên thiết bị. Điện tích có thể được phát hiện bằng cách đặt các tấm dẫn điện trên bề mặt bên ngoài của đĩa thạch anh.

BAW được kết nối với một thiết bị giao thoa lượng tử siêu dẫn, được gọi là SQUID. Tổ hợp này được đặt trong nhiều tấm chắn bức xạ để bảo vệ khỏi các trường điện từ lạc. Chúng được làm mát ở nhiệt độ thấp. Nhờ đó, cho phép phát hiện các dao động âm năng lượng thấp của tinh thể thạch anh dưới dạng điện áp lớn với sự trợ giúp của bộ khuếch đại SQUID.

Chia sẻ về phát minh này, ông William Campbell - thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết: “Với công trình này, lần đầu tiên chúng tôi đã chứng minh rằng, các thiết bị có thể được sử dụng làm máy dò sóng hấp dẫn với độ nhạy cao.

Đây là một trong hai thí nghiệm đang được thực hiện trên thế giới, nhằm tìm kiếm sóng hấp dẫn tần số cao. Chúng tôi đã có kế hoạch để mở rộng phạm vi tiếp cận đến các tần số cao hơn nữa - khía cạnh chưa được xem xét trước đây”.

Nhóm nghiên cứu nhận định, sự phát triển của công nghệ mới này có khả năng cung cấp phát hiện đầu tiên về sóng hấp dẫn ở tần số cao. Từ đó, mang lại cái nhìn mới về lĩnh vực thiên văn học sóng hấp dẫn.

“Công việc tiếp theo của thí nghiệm sẽ liên quan đến xây dựng một bản sao máy dò và máy dò muon nhạy cảm với các hạt vũ trụ. Nếu hai máy dò tìm thấy sự hiện diện của sóng hấp dẫn, điều đó sẽ thực sự thú vị”, ông Campbell chia sẻ.

Cập nhật: 31/08/2021 Theo GD&TĐ