論文の概要: Orbital atomic sensor for gravitational waves

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.00803v1
• Date: Tue, 1 Oct 2024 15:48:34 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-05 03:55:54.858044
• Title: Orbital atomic sensor for gravitational waves
• Title（参考訳）: 重力波のための軌道原子センサー
• Authors: Xinyang Yu, W. Vincent Liu, Xiaopeng Li,
• Abstract要約: 我々は、通常のLIGO装置で受信した重力波信号を位相感受性の絡み合った状態に投射するために、超低温原子格子に、p$-orbital Bose-Einstein凝縮体を用いた軌道原子センサを導入する。 この進歩により、検出体積の3次の増加が可能となり、重力波を用いて暗黒物質やブラックホールを検出できる可能性が大幅に向上した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.706110280356947
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Gravitational wave science transforms research beyond general relativity and gravity. The signals detected not only reveal the nature of cataclysmic events and exotic objects in galaxies, but also test the models for the equation of state and color superconducting vortex alignment in neutron stars, as well as for the distribution of cosmological dark matter and their characteristic coupling with ordinary matter as new physics beyond the standard model of elementary particles. Measurement sensitivity is crucial to advance along those lines. One of the rapidly developing frontiers is quantum enhanced interferometry applied into the gravitational wave detectors. Progress achieved by LIGO, Virgo and KAGRA detectors brings exciting prospects. Here, we introduce an orbital atomic sensor using a squeezed $p$-orbital Bose-Einstein condensate in an ultracold atomic optical lattice to project the gravitational wave signal received by a usual LIGO setup into a phase-sensitive entangled state. Simulation data show the detection sensitivity improves over the quantum noise of LIGO by approximately one order of magnitude in key frequency ranges. This advance enables about three-order-of-magnitude increase in detection volume, significantly advancing the potential of using gravitational waves to detect dark matter and black holes.
• Abstract（参考訳）: 重力波科学は一般相対性と重力を超えた研究を変革する。 検出された信号は、銀河のカタクリスティック事象やエキゾチック物体の性質を明らかにするだけでなく、中性子星における状態方程式と色の超伝導渦アライメントのモデル、宇宙ダークマターの分布、そして素粒子の標準モデルを超えた新しい物理モデルとしての通常の物質とのそれらの特性結合のモデルをテストする。 これらの線に沿って進むには測定感度が不可欠である。 急速に発展しているフロンティアの1つは、重力波検出器に応用された量子強化干渉法である。 LIGO、Virgo、KAGRAによって達成された進歩は、エキサイティングな展望をもたらす。 そこで我々は,通常のLIGO装置で受信した重力波信号を位相感受性の絡み合った状態に投射するために,超低温の原子格子に超低温のボース・アインシュタイン凝縮体を用いた軌道原子センサを導入する。 シミュレーションデータによると、LIGOの量子ノイズに対する検出感度は、キー周波数範囲で約1桁向上している。 この進歩により、検出体積の3次の増加が可能となり、重力波を用いて暗黒物質やブラックホールを検出できる可能性が大幅に向上した。

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