Quantum backaction on Kg-scale mirrors: observation of radiation pressure noise in the advanced Virgo detector - Archive ouverte HAL Access content directly
Journal Articles Physical Review Letters Year : 2020

Quantum backaction on Kg-scale mirrors: observation of radiation pressure noise in the advanced Virgo detector

F. Acernese (1, 2) , M. Agathos (3) , L. Aiello (4) , A. Ain (5, 6) , A. Allocca (5) , A. Amato (7) , S. Ansoldi (8, 9) , S. Antier (10) , M. Arène (10) , N. Arnaud (11, 12) , S. Ascenzi (4, 13) , P. Astone (14) , F. Aubin (15) , S. Babak (10) , F. Badaracco (4) , M. k. m. Bader (16) , S. Bagnasco (17) , J. Baird (10) , G. Ballardin (12) , G. Baltus (18) , C. Barbieri (19, 20, 21) , P. Barneo (22) , F. Barone (1, 2) , M. Barsuglia (10) , D. Barta (23) , A. Basti (6, 5) , M. Bawaj (24, 25) , M. Bazzan (26, 27) , M. Bejger (28) , I. Belahcene (11) , S. Bernuzzi , D. Bersanetti , A. Bertolini , M. Bischi , M. Bitossi , M.-A. Bizouard (29) , O. Blanch , F. Bobba , M. Boer (29) , G. Bogaert (29) , M. Boldrini , F. Bondu (30) , R. Bonnand (15) , B. a. Boom , V. Boschi , V. Boudart , Y. Bouffanais , A. Bozzi , C. Bradaschia , M. Branchesi , M. Breschi , T. Briant (31) , F. Brighenti , A. Brillet (29) , J. Brooks , G. Bruno , T. Bulik , H. j. Bulten , D. Buskulic (15) , G. Cagnoli (7) , E. Calloni , M. Canepa , G. Carapella , F. Carbognani , M. Carpinelli , G. Carullo , J. Casanueva Diaz , C. Casentini , S. Caudill , F. Cavalier (11) , R. Cavalieri , G. Cella , P. Cerdá-Durán , E. Cesarini , W. Chaibi (29) , P. Chanial , E. Chassande-Mottin (10) , F. Chiadini , R. Chierici (32) , A. Chincarini , A. Chiummo , N. Christensen (29) , S. Chua (31) , G. Ciani , P. Ciecielag , M. Cieślar , M. Cifaldi , R. Ciolfi , F. Cipriano (29) , A. Cirone , S. Clesse , F. Cleva (29) , E. Coccia , P.-F. Cohadon (31) , D. e. Cohen (11) , M. Colpi , L. Conti , I. Cordero-Carrión , S. Corezzi , D. Corre (11) , S. Cortese , J.-P. Coulon (29) , M. Croquette (31) , J. r. Cudell , E. Cuoco , M. Curylo , B. D’angelo , S. D’antonio , L. D’onofrio , D. D’urso , T. Dal Canton (11) , V. Dattilo , M. Davier (11) , M. de Laurentis , F. de Matteis , R. de Pietri , R. de Rosa , C. de Rossi , J. Degallaix (33) , W. del Pozzo , S. Deléglise (31) , A. Depasse , L. Di Fiore , C. Di Giorgio , F. Di Giovanni , M. Di Giovanni , T. Di Girolamo , A. Di Lieto , S. Di Pace , I. Di Palma , F. Di Renzo , T. Dietrich , M. Drago , J.-G. Ducoin (11) , O. Durante , P.-A. Duverne (11) , M. Eisenmann (15) , L. Errico , D. Estevez (15) , V. Fafone , S. Farinon , M. Fays , F. Feng (10) , E. Fenyvesi , I. Ferrante , F. Fidecaro , P. Figura , I. Fiori , D. Fiorucci , R. Fittipaldi , V. Fiumara , R. Flaminio (15) , J. a. Font , J.-D. Fournier (29) , S. Frasca , F. Frasconi , V. Frey (11) , G. g. Fronzé , R. Gamba , B. Garaventa , F. Garufi , G. Gemme , A. Gennai , Archisman Ghosh , B. Giacomazzo , L. Giacoppo , P. Giri , M. Gosselin , R. Gouaty (15) , A. Grado , M. Granata , V. Granata (33) , G. Greco , G. Grignani , A. Grimaldi , S. j. Grimm , P. Gruning (11) , G. m. Guidi , G. Guixé , Y. Guo , P. Gupta , L. Haegel (10) , O. Halim , O. Hannuksela , T. Harder (29) , K. Haris , J. Harms , A. Heidmann (31) , H. Heitmann (29) , P. Hello (11) , G. Hemming , E. Hennes , D. Hofman (33) , V. Hui (15) , B. Idzkowski , A. Iess , G. Intini , T. Jacqmin (31) , K. Janssens , P. Jaranowski , R. j. g. Jonker , C. Karathanasis , S. Katsanevas , F. Kéfélian (29) , I. Khan , N. Khetan , G. Koekoek , S. Koley , M. Kolstein , A. Królak , I. La Rosa (15) , D. Laghi , A. Lamberts (29, 34) , A. Lartaux-Vollard (11) , C. Lazzaro , P. Leaci , N. Leroy (11) , N. Letendre (15) , F. Linde , M. Llorens-Monteagudo , A. Longo , M. Lorenzini , V. Loriette (35) , G. Losurdo , D. Lumaca , A. Macquet (29) , C. Magazzù , E. Majorana , I. Maksimovic (35) , N. Man (29) , V. Mangano , M. Mantovani , M. Mapelli , F. Marchesoni , F. Marion (15) , A. Marquina , S. Marsat (10) , F. Martelli , M. Martinez , V. Martinez (7) , A. Masserot (15) , S. Mastrogiovanni (10) , A. Menendez-Vazquez , L. Mereni (33) , M. Merzougui (29) , R. Metzdorff (31) , A. Miani , C. Michel (33) , L. Milano , A. Miller , E. Milotti , O. Minazzoli (29, 36) , Y. Minenkov , Ll. m. Mir , M. Montani , F. Morawski , B. Mours (37) , F. Muciaccia , A. Nagar (38) , I. Nardecchia , L. Naticchioni , J. Neilson , G. Nelemans , Cong Tu Nguyen (10) , S. Nissanke , F. Nocera , G. Oganesyan , C. Olivetto , G. Pagano , G. Pagliaroli , C. Palomba , T. h. Pang , F. Pannarale , F. Paoletti , A. Paoli , A. Paolone , D. Pascucci , A. Pasqualetti , R. Passaquieti , D. Passuello , B. Patricelli , M. Pegoraro , A. Perego , C. Périgois (15) , A. Perreca , S. Perriès (32) , K. s. Phukon , O. j. Piccinni , M. Pichot (29) , M. Piendibene , F. Piergiovanni , L. Pierini , V. Pierro , G. Pillant , F. Pilo , L. Pinard (33) , I. m. Pinto , K. Piotrzkowski , E. Placidi , W. Plastino , R. Poggiani , E. Polini (15) , P. Popolizio , E. k. Porter (10) , M. Pracchia (15) , M. Principe , G. a. Prodi , P. Prosposito , A. Puecher , M. Punturo , F. Puosi , P. Puppo , G. Raaijmakers , N. Radulesco (29) , P. Rapagnani , M. Razzano , T. Regimbau (15) , L. Rei , P. Rettegno , F. Ricci , G. Riemenschneider , F. Robinet (11) , A. Rocchi , L. Rolland (15) , M. Romanelli (30) , R. Romano , A. Romero , S. Ronchini , D. Rosińska , P. Ruggi , O. s. Salafia , L. Salconi , A. Samajdar , N. Sanchis-Gual , E. Santos (29) , B. Sassolas (33) , O. Sauter (15) , S. Sayah (33) , M. Seglar-Arroyo (15) , D. Sentenac , V. Sequino , A. Sharma , M. Sieniawska , N. Singh , A. Singhal , V. Sipala , V. Sordini (32) , F. Sorrentino , N. Sorrentino , R. Soulard (29) , M. Spera , C. Stachie (29) , D. a. Steer (10) , G. Stratta , A. Sur , B. l. Swinkels , M. Tacca , A. j. Tanasijczuk , E. n. Tapia San Martin , M. Tonelli , A. Torres-Forné , I. Tosta E Melo , A. Trapananti , F. Travasso , M. c. Tringali , A. Trovato (10) , K. w. Tsang , M. Turconi (29) , M. Valentini , N. van Bakel , M. van Beuzekom , J. f. j. van den Brand , C. van den Broeck , L. van Der Schaaf , M. Vardaro , M. Vasúth , G. Vedovato , D. Verkindt (15) , F. Vetrano , A. Viceré , J.-Y. Vinet (29) , H. Vocca , R. c. Walet , M. Was (15) , A. Zadrożny , T. Zelenova , J.-P. Zendri
1 UNISA - Università degli Studi di Salerno = University of Salerno
2 INFN, Sezione di Napoli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
3 Theoretisch-Physikalisches Institut [Jena]
4 GSSI - Gran Sasso Science Institute
5 INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare [Pisa]
6 University of Pisa - Università di Pisa
7 iLM - SOPRANO - iLM - Spectroscopies optiques des matériaux verres, amorphes et à nanoparticules
8 DIMI - Dipartimento di Matematica e Informatica - Universita Udine
9 INFN, Sezione di Trieste - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste
10 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
11 IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie
12 EGO - European gravitational Observatory
13 INFN, Sezione di Roma Tor Vergata - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma Tor Vergata
14 INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare [Sezione di Roma 1]
15 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
16 NIKHEF - National Institute for Subatomic Physics [Amsterdam]
17 INFN, Sezione di Torino - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
18 Université de Liège
19 UNIMIB - Università degli Studi di Milano-Bicocca = University of Milano-Bicocca
20 INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano
21 OAB - INAF - Osservatorio Astronomico di Brera
22 ICCUB - Institut de Ciencies del Cosmos
23 Wigner Research Centre for Physics [Budapest]
24 INFN, Sezione di Perugia - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
25 UNIPG - Università degli Studi di Perugia = University of Perugia
26 Unipd - Università degli Studi di Padova = University of Padua
27 INFN, Sezione di Padova - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova
28 CAMK - Copernicus Astronomical Center of the Polish Academy of Sciences
29 ARTEMIS - Astrophysique Relativiste Théories Expériences Métrologie Instrumentation Signaux
30 FOTON - Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON
31 LKB [Collège de France] - Laboratoire Kastler Brossel
32 IP2I Lyon - Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon
33 LMA - Laboratoire des matériaux avancés
34 LAGRANGE - Joseph Louis LAGRANGE
35 ESPCI Paris - Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris
36 CSM - Centre Scientifique de Monaco
37 IPHC - Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
38 IHES - Institut des Hautes Études Scientifiques
S. Antier
M. Arène
S. Babak
J. Baird
G. Baltus
  • Function : Author
M. Barsuglia
S. Bernuzzi
  • Function : Author
D. Bersanetti
  • Function : Author
A. Bertolini
  • Function : Author
M. Bischi
  • Function : Author
M. Bitossi
  • Function : Author
O. Blanch
F. Bobba
  • Function : Author
M. Boldrini
  • Function : Author
B. a. Boom
  • Function : Author
V. Boschi
  • Function : Author
V. Boudart
  • Function : Author
Y. Bouffanais
  • Function : Author
  • PersonId : 1380382
  • IdRef : 235266396
A. Bozzi
  • Function : Author
C. Bradaschia
  • Function : Author
M. Branchesi
  • Function : Author
M. Breschi
  • Function : Author
F. Brighenti
  • Function : Author
J. Brooks
  • Function : Author
G. Bruno
  • Function : Author
T. Bulik
  • Function : Author
H. j. Bulten
  • Function : Author
E. Calloni
  • Function : Author
M. Canepa
  • Function : Author
G. Carapella
  • Function : Author
F. Carbognani
  • Function : Author
M. Carpinelli
  • Function : Author
G. Carullo
  • Function : Author
J. Casanueva Diaz
  • Function : Author
C. Casentini
  • Function : Author
S. Caudill
  • Function : Author
R. Cavalieri
  • Function : Author
G. Cella
  • Function : Author
P. Cerdá-Durán
  • Function : Author
E. Cesarini
  • Function : Author
P. Chanial
  • Function : Author
E. Chassande-Mottin
F. Chiadini
  • Function : Author
A. Chincarini
  • Function : Author
A. Chiummo
  • Function : Author
G. Ciani
  • Function : Author
P. Ciecielag
  • Function : Author
M. Cieślar
  • Function : Author
M. Cifaldi
  • Function : Author
R. Ciolfi
  • Function : Author
A. Cirone
  • Function : Author
S. Clesse
  • Function : Author
E. Coccia
  • Function : Author
M. Colpi
  • Function : Author
L. Conti
  • Function : Author
I. Cordero-Carrión
  • Function : Author
S. Corezzi
  • Function : Author
S. Cortese
  • Function : Author
J. r. Cudell
  • Function : Author
E. Cuoco
  • Function : Author
M. Curylo
  • Function : Author
B. D’angelo
  • Function : Author
S. D’antonio
  • Function : Author
L. D’onofrio
  • Function : Author
D. D’urso
  • Function : Author
V. Dattilo
  • Function : Author
M. de Laurentis
  • Function : Author
F. de Matteis
  • Function : Author
R. de Pietri
  • Function : Author
R. de Rosa
C. de Rossi
  • Function : Author
J. Degallaix
W. del Pozzo
  • Function : Author
S. Deléglise
A. Depasse
  • Function : Author
L. Di Fiore
  • Function : Author
C. Di Giorgio
  • Function : Author
F. Di Giovanni
  • Function : Author
M. Di Giovanni
  • Function : Author
T. Di Girolamo
  • Function : Author
A. Di Lieto
  • Function : Author
S. Di Pace
  • Function : Author
I. Di Palma
  • Function : Author
F. Di Renzo
  • Function : Author
T. Dietrich
  • Function : Author
M. Drago
  • Function : Author
O. Durante
  • Function : Author
L. Errico
V. Fafone
  • Function : Author
S. Farinon
  • Function : Author
M. Fays
  • Function : Author
E. Fenyvesi
  • Function : Author
I. Ferrante
  • Function : Author
F. Fidecaro
  • Function : Author
P. Figura
  • Function : Author
I. Fiori
  • Function : Author
D. Fiorucci
  • Function : Author
R. Fittipaldi
  • Function : Author
V. Fiumara
  • Function : Author
J. a. Font
  • Function : Author
S. Frasca
  • Function : Author
F. Frasconi
  • Function : Author
G. g. Fronzé
  • Function : Author
R. Gamba
  • Function : Author
B. Garaventa
  • Function : Author
F. Garufi
  • Function : Author
G. Gemme
  • Function : Author
A. Gennai
  • Function : Author
Archisman Ghosh
  • Function : Author
B. Giacomazzo
  • Function : Author
L. Giacoppo
  • Function : Author
P. Giri
  • Function : Author
M. Gosselin
  • Function : Author
A. Grado
  • Function : Author
M. Granata
  • Function : Author
G. Greco
  • Function : Author
G. Grignani
  • Function : Author
A. Grimaldi
  • Function : Author
S. j. Grimm
  • Function : Author
G. m. Guidi
  • Function : Author
G. Guixé
  • Function : Author
Y. Guo
P. Gupta
  • Function : Author
O. Halim
  • Function : Author
O. Hannuksela
  • Function : Author
K. Haris
  • Function : Author
J. Harms
  • Function : Author
G. Hemming
  • Function : Author
E. Hennes
  • Function : Author
B. Idzkowski
  • Function : Author
A. Iess
  • Function : Author
G. Intini
  • Function : Author
T. Jacqmin
K. Janssens
  • Function : Author
P. Jaranowski
  • Function : Author
R. j. g. Jonker
  • Function : Author
C. Karathanasis
  • Function : Author
S. Katsanevas
  • Function : Author
I. Khan
  • Function : Author
N. Khetan
  • Function : Author
G. Koekoek
  • Function : Author
S. Koley
  • Function : Author
M. Kolstein
  • Function : Author
A. Królak
  • Function : Author
D. Laghi
  • Function : Author
C. Lazzaro
  • Function : Author
P. Leaci
  • Function : Author
F. Linde
  • Function : Author
M. Llorens-Monteagudo
  • Function : Author
A. Longo
  • Function : Author
M. Lorenzini
  • Function : Author
G. Losurdo
  • Function : Author
D. Lumaca
  • Function : Author
C. Magazzù
  • Function : Author
E. Majorana
  • Function : Author
V. Mangano
  • Function : Author
M. Mantovani
  • Function : Author
M. Mapelli
  • Function : Author
F. Marchesoni
  • Function : Author
A. Marquina
  • Function : Author
F. Martelli
  • Function : Author
M. Martinez
  • Function : Author
A. Menendez-Vazquez
  • Function : Author
A. Miani
  • Function : Author
C. Michel
L. Milano
  • Function : Author
A. Miller
  • Function : Author
E. Milotti
  • Function : Author
Y. Minenkov
  • Function : Author
Ll. m. Mir
  • Function : Author
M. Montani
  • Function : Author
F. Morawski
  • Function : Author
F. Muciaccia
  • Function : Author
I. Nardecchia
  • Function : Author
L. Naticchioni
  • Function : Author
J. Neilson
  • Function : Author
G. Nelemans
  • Function : Author
S. Nissanke
  • Function : Author
F. Nocera
  • Function : Author
G. Oganesyan
  • Function : Author
C. Olivetto
  • Function : Author
G. Pagano
  • Function : Author
G. Pagliaroli
  • Function : Author
C. Palomba
  • Function : Author
T. h. Pang
  • Function : Author
F. Pannarale
  • Function : Author
F. Paoletti
  • Function : Author
A. Paoli
  • Function : Author
A. Paolone
  • Function : Author
D. Pascucci
  • Function : Author
A. Pasqualetti
  • Function : Author
R. Passaquieti
  • Function : Author
D. Passuello
  • Function : Author
B. Patricelli
  • Function : Author
M. Pegoraro
  • Function : Author
A. Perego
  • Function : Author
A. Perreca
  • Function : Author
K. s. Phukon
  • Function : Author
O. j. Piccinni
  • Function : Author
M. Piendibene
  • Function : Author
F. Piergiovanni
  • Function : Author
L. Pierini
  • Function : Author
V. Pierro
  • Function : Author
G. Pillant
  • Function : Author
F. Pilo
  • Function : Author
I. m. Pinto
  • Function : Author
K. Piotrzkowski
  • Function : Author
E. Placidi
  • Function : Author
W. Plastino
  • Function : Author
R. Poggiani
  • Function : Author
P. Popolizio
  • Function : Author
M. Principe
  • Function : Author
G. a. Prodi
  • Function : Author
P. Prosposito
  • Function : Author
A. Puecher
  • Function : Author
M. Punturo
  • Function : Author
F. Puosi
  • Function : Author
P. Puppo
  • Function : Author
G. Raaijmakers
  • Function : Author
P. Rapagnani
  • Function : Author
M. Razzano
  • Function : Author
L. Rei
  • Function : Author
P. Rettegno
  • Function : Author
F. Ricci
  • Function : Author
G. Riemenschneider
  • Function : Author
A. Rocchi
  • Function : Author
R. Romano
  • Function : Author
A. Romero
  • Function : Author
S. Ronchini
  • Function : Author
D. Rosińska
  • Function : Author
P. Ruggi
  • Function : Author
O. s. Salafia
  • Function : Author
L. Salconi
  • Function : Author
A. Samajdar
  • Function : Author
N. Sanchis-Gual
  • Function : Author
D. Sentenac
  • Function : Author
V. Sequino
  • Function : Author
A. Sharma
  • Function : Author
M. Sieniawska
  • Function : Author
N. Singh
  • Function : Author
A. Singhal
  • Function : Author
V. Sipala
  • Function : Author
V. Sordini
F. Sorrentino
  • Function : Author
N. Sorrentino
  • Function : Author
M. Spera
  • Function : Author
G. Stratta
  • Function : Author
A. Sur
  • Function : Author
B. l. Swinkels
  • Function : Author
M. Tacca
  • Function : Author
A. j. Tanasijczuk
  • Function : Author
E. n. Tapia San Martin
  • Function : Author
M. Tonelli
  • Function : Author
A. Torres-Forné
  • Function : Author
I. Tosta E Melo
  • Function : Author
A. Trapananti
  • Function : Author
F. Travasso
  • Function : Author
M. c. Tringali
  • Function : Author
K. w. Tsang
  • Function : Author
M. Valentini
  • Function : Author
N. van Bakel
  • Function : Author
M. van Beuzekom
  • Function : Author
J. f. j. van den Brand
  • Function : Author
C. van den Broeck
  • Function : Author
L. van Der Schaaf
  • Function : Author
M. Vardaro
  • Function : Author
M. Vasúth
  • Function : Author
G. Vedovato
  • Function : Author
F. Vetrano
  • Function : Author
A. Viceré
  • Function : Author
H. Vocca
  • Function : Author
R. c. Walet
  • Function : Author
M. Was
A. Zadrożny
  • Function : Author
T. Zelenova
  • Function : Author
J.-P. Zendri
  • Function : Author

Abstract

The quantum radiation pressure and the quantum shot noise in laser-interferometric gravitational wave detectors constitute a macroscopic manifestation of the Heisenberg inequality. If quantum shot noise can be easily observed, the observation of quantum radiation pressure noise has been elusive, so far, due to the technical noise competing with quantum effects. Here, we discuss the evidence of quantum radiation pressure noise in the Advanced Virgo gravitational wave detector. In our experiment, we inject squeezed vacuum states of light into the interferometer in order to manipulate the quantum backaction on the 42 kg mirrors and observe the corresponding quantum noise driven displacement at frequencies between 30 and 70 Hz. The experimental data, obtained in various interferometer configurations, is tested against the Advanced Virgo detector quantum noise model which confirmed the measured magnitude of quantum radiation pressure noise.
Fichier principal
Vignette du fichier
PhysRevLett.125.131101.pdf (661.32 Ko) Télécharger le fichier
Origin Publisher files allowed on an open archive

Dates and versions

hal-02959692 , version 1 (03-12-2020)

Identifiers

Cite

F. Acernese, M. Agathos, L. Aiello, A. Ain, A. Allocca, et al.. Quantum backaction on Kg-scale mirrors: observation of radiation pressure noise in the advanced Virgo detector. Physical Review Letters, 2020, 125 (13), pp.131101. ⟨10.1103/PhysRevLett.125.131101⟩. ⟨hal-02959692⟩
370 View
123 Download

Altmetric

Share

Gmail Mastodon Facebook X LinkedIn More