Generazione di luce squeezed per l' interferometro Virgo

Nel 1915 Albert Einstein Predisse l’esistenza di onde gravitazionali che muovono il tessuto dello spaziotempo. Esattamente 100 anni dopo si è arrivati alla prima rivelazione diretta. Il motivo per cui si è dovuto attendere così a lungo è che un’onda gravitazionale ha un’ampiezza infinitamente piccola. Per poterla misurare, sono stati messi a punto i due interferometri LIGO negli Stati Uniti ed è in via di conclusione l’interferometro VIRGO in Italia. Questi rivelatori sono (e saranno, nel caso di Virgo) in grado di misurare spostamenti inferiori alle dimensioni di un nucleo atomico. Per una misura del genere, le fonti di rumore sono innumerevoli. Quella che finora ha limitato la sensibilità dei rivelatori ad alta frequenza è il rumore quantistico, conseguenza diretta del principio di indeterminazione di Heisemberg. Questa tesi si concentra sullo studio del rumore quantistico e sul metodo sperimentale che consente di ridurlo: l’iniezione di stati di vuoto squeezed. Per produrre uno stato di vuoto squeezed che sia stabile nel tempo, si adotta una catena di controlli automatici che nel complesso prende il nome di Coherent Control Loop. Il primo passo di tale catena è la realizzazione di sistemi di stabilizzazione di fase di un laser, denominati Phase Locked Loop, della realizzazione e ottimizzazione dei quali questi tesi si occupa. Il capitolo 1 tratta il segnale, il rivelatore e le fonti di rumore per una misura di onde gravitazionali, mentre in capitolo 2 si occupa della trattazione quantistica della luce, per la spiegazione di stati squeezed e del perché questi migliorino la sensibilità di un interferometro. Il capitolo 3 è dedicato alla realizzazione sperimentale di stati squeezed della luce. Il capitolo 4 contiene i fondamenti del Coherent Control Loop, per la generazione di stati squeezed stabili nel tempo e, infine, il capitolo 5 tratta la teoria e la realizzazione sperimentale di un Phase Locked Loop tra due laser. iii