GALILEO

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Categoria: ETIC Project
Pubblicato: Mercoledì, 08 Febbraio 2023 15:58
Scritto da Michele Punturo
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GALILEO (Genoa Laboratory for Advanced Optical Technologies)

Unità Operative coinvolte: INFN-GE, UniGE

Persona/e di contatto:

INFN-GE: Andrea Chincarini, Gianluca Gemme, Fiodor Sorrentino

UniGE: Maurizio Canepa, Michele Magnozzi

Obiettivi Tecnico-Scientifici:

Sviluppo di metodi avanzati per la mitigazione del rumore quantistico e fabbricazione e caratterizzazone di film ottici a bassissimo assorbimento per rivelatori interferometrici di onde gravitazionali di terza generazione.

Descrizione:

La sensibilità dei rivelatori è limitata in ultima analisi dal cosiddetto rumore quantistico, che deriva dalla natura quantistica della luce. Un modo per migliorare la sensibilità di Advanced Virgo con modifiche minime alla sua configurazione ottica è quello di iniettare vuoto "spremuto" (squeezed) nella porta oscura. Tale vuoto squeezed può essere prodotto da un oscillatore ottico parametrico. Questa soluzione è già stata sperimentata nei rivelatori di prima generazione ma, sebbene sia stata dimostrata in laboratorio una riduzione di 10 volte delle fluttuazioni di fase, negli interferometri su larga scala sono state ottenute solo riduzioni moderate del rumore. Questo perché lo squeezing è estremamente sensibile alle perdite ottiche, alle fluttuazioni della lunghezza del percorso ottico e alla dispersione della luce. Realizzeremo un laboratorio di ottica quantistica per sviluppare sorgenti di luce squeezed alle lunghezze d'onda rilevanti per l'ET e per testare metodi avanzati per lo squeezing dipendente dalla frequenza, in particolare isolatori ottici a bassissima perdita e squeezing condizionale tramite entanglement EPR. I risultati di questa attività forniranno anche metodi e test facilities utili per la ricerca al di fuori del campo delle onde gravitazionali, ad esempio per quantum sensing e le comunicazioni quantistiche.

I rivestimenti ottici costituiscono gli specchi delle cavità laser e, pertanto, le loro caratteristiche influenzano direttamente la sensibilità e le prestazioni dell'intero rivelatore. I rivelatori di onde gravitazionali attuali e futuri, come Advanced Virgo+ e Einstein Telescope, richiedono rivestimenti degli specchi con un assorbimento ottico estremamente basso, un obiettivo che richiede attrezzature all'avanguardia e un significativo sforzo di ricerca e sviluppo. Infatti, l'assorbimento ottico è determinato da un'interazione di fattori che coinvolgono le procedure di fabbricazione e le proprietà strutturali, compositive e superficiali dei rivestimenti. L'identificazione e l'eliminazione delle cause fisiche dell'assorbimento ottico, e la possibilità di fabbricare rivestimenti ottici a bassissimo assorbimento, è quindi un obiettivo mission-critical che richiede un programma di ricerca intenso e dedicato.

Tempistica:  30 mesi

Investimento (infrastrutturale e apparati): €. 1.440.000

Risorse Umane: 1 tecnologo INFN-GE + 1 tecnico laureato UniGE