LIGO A$^\sharp$: Detector Design and Science Prospects Beyond A+
L. Sun, K. Kuns, B. J. J. Slagmolen, P. Fritschel, P. Schmidt, B. T. Lantz, S. S. Y. Chua, Divyajyoti, S. W. Ballmer, M. A. Barton, A. Cumming, K. L. Dooley, J. C. Driggers, A. Effler, M. Evans, B. Farr, G. Gonzalez, N. Lu, D. J. Ottaway, C. Palomba, O. J. Piccinni, G. Pratten, S. Raja, A. P. Subhash, P. J. Sutton, K. Toland, R. L. Ward, A. G. Abac, I. Abouelfettouh, K. Ackley, A. Adam, S. Adhicary, D. Adhikari, R. X. Adhikari, V. K. Adkins, S. Afroz, M. Agathos, N. Aggarwal, S. Aggarwal, O. D. Aguiar, P. Ajith, L. Albers, S. Al-Kershi, S. Al-Shammari, J. A. Alvarez, S. Alvarez-Lopez, O. Amarasinghe, A. Amato, S. An, A. B. Anand, C. Anand, A. Ananyeva, S. B. Anderson, W. G. Anderson, F. Andrade-Oliveira, M. Andrés-Carcasona, J. L. Andrey, T. Andric, J. Anglin, J. Anna, J. M. Antelis, L. V. da Conceição, T. Aoki, E. Z. Appavuravther, E. A. Appelt, S. Appert, S. K. Apple, K. Arai, M. C. Araya, J. S. Areeda, M. Ramos Arevalo, S. Armstrong, M. Arogeti, S. M. Aronson, K. G. Arun, G. Ashton, S. M. Aston, K. AultONeal, G. Avallone, E. A. Avila, C. Badger, S. Bae, K. A. Baker, T. Baker, M. Ball, S. Banagiri, D. Bankar, T. M. Baptiste, P. Baral, J. C. Barayoga, K. Baric, B. C. Barish, D. Barker, N. Barman, B. Barr, M. Barrios, L. Barsotti, I. Bartos, A. Basalaev, R. Bassiri, J. C. Bayley, A. C. Baylor, Baynard, P. A., II, B. Becher, V. M. Bedakihale, A. S. Bell, D. S. Bellie, W. Benoit, F. Bergamin, B. K. Berger, M. Beroiz, C. P. L. Berry, I. Berry, J. Betzwieser, D. Beveridge, N. Bevins, R. Bhandare, R. Bhatt, A. Bhattacharjee, D. Bhattacharjee, S. Bhattacharyya, S. Bhaumik, I. A. Bilenko, G. Billingsley, S. Bini, O. Birnholtz, S. Biscoveanu, A. Bisht, S. Blaber, J. K. Blackburn, L. A. Blagg, C. D. Blair, D. G. Blair, N. Bode, N. Boettner, P. Bogdan, G. N. Bolingbroke, L. D. Bonavena, V. A. Bonhomme, E. Bonilla, M. S. Bonilla, A. Bonino, A. Borchers, S. Bose, V. Bossilkov, T. D. Boybeyi, M. Boyle, M. J. Brady, P. R. Brady, A. Branch, M. Brinkmann, P. Brockill, E. Brockmueller, A. F. Brooks, D. D. Brown, S. Brunett, R. Bruntz, J. Bryant, Y. Bu, A. Buonanno, K. Burtnyk, J. Calderón Bustillo, R. L. Byer, V. A. Cáceres-Barbosa, L. Cadonati, C. Cahillane, A. Calafat, J. D. Callaghan, T. A. Callister, S. R. Callos, V. Cantory, H. Cao, L. A. Capistran, E. Capote, C. Capuano, K. J. Cardona-Martínez, M. Carlassara, J. Yébana Carrilero, G. Carrillo, G. Carullo, S. Caudill, M. Cavaglià, A. Ceja, N. Chabbra, A. Chakraborty, P. Chakraborty, S. Chakraborty, C. Chan, J. C. L. Chan, M. Chan, K. Chang, S. Chao, P. Charlton, C. Chatterjee, Debarati Chatterjee, Deep Chatterjee, M. Chaturvedi, A. H. -Y. Chen, H. Y. Chen, S. Chen, Yanbei Chen, Yiwen Chen, G. Cheng, H. P. Cheng, T. Cheunchitra, H. T. Cheung, S. Y. Cheung, G. Chiarini, M. Chicoine, D. Chintala, S. Choudhary, N. Christensen, Y. K. Chu, B. Cirok, F. Clara, J. A. Clark, T. A. Clarke, A. Claveus, M. R. Claypool, S. M. Clyne, D. E. Cohen, E. Colangeli, O. Cole, G. D. Cole, M. Colleoni, C. G. Collette, J. Collins, S. Colloms, C. M. Compton, G. Connolly, T. R. Corbitt, N. J. Cornish, A. Corsi, L. Cotnoir, R. Cottingham, J. A. Cotturone, M. W. Coughlin, P. Couvares, R. Coyne, J. D. E. Creighton, T. D. Creighton, S. Crook, R. Crouch, J. Csizmazia, T. J. Cullen, Y. Dang, O. Danner, K. Danzmann, K. E. Darroch, C. Darsow-Fromm, L. P. Dartez, R. Das, S. Das, A. Dasgupta, I. Dave, A. Davenport, T. F. Davies, D. Davis, M. C. Davis, E. J. Daw, M. Dax, E. DeBruin, M. Deenadayalan, O. M. del Rio, N. Demos, T. Dent, N. DePergola, E. K. Derrick, M. Desai, D. DeSantis, S. Deshmukh, V. Deshmukh, S. Determan, A. Dhani, R. Dhatri, R. Dhurkunde, R. Diab, M. Vieites Diaz, T. Dietrich, C. Di Fronzo, A. Dmitriev, J. P. Docherty, Z. Doctor, N. Doerksen, E. Dohmen, A. Doke, F. Donovan, S. Doravari, F. Dosopoulou, R. S. Dumbreck, S. Dwivedi, S. E. Dwyer, C. Eassa, M. Eberhardt, M. Ebersold, M. Ebiri, T. Eckhardt, G. Eddolls, J. Eichholz, M. Emma, R. Enficiaud, R. Espinosa, R. C. Essick, H. Estellés, T. Etzel, T. Evstafyeva, J. M. Ezquiaga, S. Fairhurst, X. Fan, A. M. Farah, W. M. Farr, M. Favata, M. Fazio, J. Feicht, M. M. Fejer, J. -N. Feldhusen, J. Fernandes, D. Fernando, T. A. Ferreira, M. Ferrer-Martinez, M. Fishbach, R. P. Fisher, S.K. Fitzgerald, B. Flanagan, S. M. Fleischer, L. S. Fleming, E. Floden, H. Fong, F. Fontinele-Nunes, C. Foo, B. Fornal, P. W. F. Forsyth, A. Franco-Ordovas, J. P. Freed, Z. Frei, R. Frey, W. Frischhertz, V. V. Frolov, M. Fuentes-Garcia, P. Fulda, M. Fyffe, J. R. Gair, V. Galdi, A. Gamboa, S. Gamoji, A. Ganguly, C. García-Quirós, J. W. Gardner, A. Garron, P. A. Garver, V. Gayathri, T. Gayer, J. George, R. George, D. George, O. Gerberding, L. Gergely, Sayantan Ghosh, Shaon Ghosh, Shrobana Ghosh, Suprovo Ghosh, Tathagata Ghosh, J. A. Giaime, K. D. Giardina, D. R. Gibson, C. Gier, J. Glanzer, J. Godfrey, R. V. Godley, O. Godwin, A. S. Goettel, E. Goetz, J. Golomb, P. Goodarzi, S. R. Goode, S. M. Goss-Grubbs, D. W. Gould, K. Govorkova, V. Graham, A. E. Granados, M. Granata, V. Granata, S. Gras, P. Grassia, C. Gray, R. Gray, K. Gray, L. Green, S. R. Green, A. M. Gretarsson, E. M. Gretarsson, D. Griffith, H. Grote, S. Grunewald, A. G. Guerrero, T. Guidry, H. K. Gulati, H. Guo, W. Guo, A. Gupta, I. Gupta, N. C. Gupta, S. K. Gupta, V. Gupta, N. Gupte, N. Guttman, F. Guzman, M. Haberland, E. D. Hall, E. Z. Hamilton, G. Hammond, J. Hanks, C. Hanna, M. D. Hannam, O. A. Hannuksela, H. Hansen, J. Hanson, A. R. Hardison, K. Haris, I. Harley-Trochimczyk, G. M. Harry, I. W. Harry, C. -J. Haster, K. Haughian, J. Hedberg, A. Heffernan, M. C. Heintze, J. Heinzel, F. Hellman, A. F. Helmling-Cornell, O. Henderson-Sapir, M. Hendry, I. S. Heng, M. H. Hennig, C. Henshaw, A. Heranval, M. Heurs, A. L. Hewitt, J. Heyns, D. Hickey, M. Hill, S. Hill, N. A. Holland, K. Holley-Bockelmann, I. J. Hollows, D. E. Holz, K. M. Hoops, M. E. Hoque, D. J. Horton-Bailey, J. Hough, S. Hourihane, N. T. Howard, E. J. Howell, C. G. Hoy, P. Hsi, H. Y. Huang, Y. Huang, A. D. Huddart, B. Hughey, S. Husa, G. A. Iandolo, Y. Inoue, J. Irwin, T. Ishikawa, M. Isi, K. S. Isleif, S. Iwaguchi, M. M. Iwaya, B. R. Iyer, S. J. Jadhav, K. Jain, A. L. James, K. Jani, S. Jani, N. N. Janthalur, R. Jaume, W. Javed, M. Jensen, W. Jia, J. Jiang, S. -J. Jin, G. R. Johns, N. A. Johnson, M. C. Johnston, R. Johnston, N. Johny, D. I. Jones, R. Jones, P. Joshi, S. K. Joshi, J. Ju, L. Ju, I. L. Juarez-Reyes, H. B. Kabagoz, V. Kalogera, M. Kalomenopoulos, S. Kandhasamy, G. Kang, M. Kang, J. B. Kanner, S. J. Kapadia, D. P. Kapasi, A. S. Karia, R. Kashyap, M. Kasprzack, E. Katsavounidis, W. Katzman, R. Kaushik, K. Kawabe, S. Kawamura, D. Keitel, S. A. Kemper, L. J. Kemperman, J. Kennington, R. Kesharwani, J. S. Key, R. Khadela, S. S. Khadkikar, F. Y. Khalili, C. Khamar, F. Khan, M. Khursheed, N. M. Khusid, C. Kim, J. C. Kim, K. W. Kim, M. H. Kim, Y. -M. Kim, C. Kimball, K. Kimes, M. Kinnear, J. S. Kissel, S. Klimenko, A. M. Knee, N. Knust, S. M. Koehlenbeck, K. Kokeyama, P. Kolitsidou, K. Kompanets, A. K. H. Kong, A. Kontos, K. Kopczuk, L. M. Koponen, M. Korobko, X. Kou, N. Kouvatsos, D. B. Kozak, V. Kringel, N. V. Krishnendu, S. Kroker, K. Kruska, G. Kuehn, D. Kukla, Achal Kumar, Anil Kumar, Dhruv Kumar, Praveen Kumar, Prayush Kumar, Rahul Kumar, Rakesh Kumar, Ravi Kumar, V. Kumar, N. Kuntimaddi, K. Kwan, G. Lacaille, D. Laghi, A. H. Laity, E. Lalande, S. Lalvani, M. Landry, R. N. Lang, A. Lange, R. Langgin, I. La Rosa, O. LASKE, P. D. Lasky, J. Lawrence, M. Laxen, A. Lazzarini, L. Leali, Y. K. Lecoeuche, J. Lee, K. Lee, R. Lee, S. Lee, Y. Lee, I. N. Legred, J. Lehmann, L. Lehner, M. Lesovsky, Y. Levin, K. Leyde, X. Li, Y. Li, Z. Li, Q. Liang, F. Lin, C. Lindsay, S. D. Linker, A. Liu, Jian Liu, S. Liu, J. Llobera-Querol, R. K. L. Lo, S. C. G. Loggins, L. T. London, R. Rodriguez Lopez, A. Lorenzo-Medina, M. Lormand, Lott, T. P., IV, J. D. Lough, H. A. Loughlin, C. O. Lousto, N. K. Y. Low, H. Lück, O. Lukina, A. P. Lundgren, A. W. Lussier, X. Ma, M. Ma'arif, S. MacBride, I. MacLaren, D. M. Macleod, I. A. O. MacMillan, S. S. Magare, R. M. Magee, E. Maggio, P. Mahapatra, M. Mahesh, S. Majhi, C. N. Makarem, E. Makelele, N. Malagon, D. Malakar, J. A. Malaquias-Reis, U. Mali, S. Maliakal, A. Malik, L. Mallick, A. -K. Malz, V. Mandic, Z. Mangi, B. Mannix, G. L. Mansell, M. Manske, J. Mark, A. S. Markosyan, J. Markus, E. Maros, I. W. Martin, R. M. Martin, B. B. Martinez, J. C. Martins, D. V. Martynov, E. J. Marx, M. Masso-Reid, T. Masters, M. Matiushechkina, A. Matte-Landry, N. Mavalvala, N. Maxwell, A. McCann, G. McCarrol, R. McCarthy, D. E. McClelland, S. McCormick, L. McCuller, L. I. McDermott, C. McElhenny, G. I. McGhee, K. B. M. McGowan, J. McIver, A. McLeod, I. McMahon, T. McRae, R. McTeague, K. Mcwhirter, D. Meacher, B. N. Meagher, R. Mechum, M. Mehmet, R. M. Mehta, A. Melatos, C. S. Menoni, R. A. Mercer, K. Merfeld, E. L. Merilh, J. R. Mérou, C. Messick, F. Meylahn, H. Miao, C. Michel, H. Middleton, D. P. Mihaylov, S. J. Miller, M. Millhouse, A. Mishra, C. Mishra, T. Mishra, A. Mitchell, J. G. Mitchell, O. Mitchem, S. Mitra, V. P. Mitrofanov, R. Mittleman, G. Mo, S. R. P. Mohapatra, M. Molina-Ruiz, M. Mondin, C. J. Moore, D. Moraru, A. More, S. More, C. Moreno, E. A. Moreno, G. Moreno, C. Morgan, M. Mould, C. M. Mow-Lowry, Arunava Mukherjee, D. Mukherjee, Samanwaya Mukherjee, Soma Mukherjee, Subroto Mukherjee, Suvodip Mukherjee, N. Mukund, A. Mullavey, C. L. Mungioli, P. G. Murray, S. Muusse, S. A. Vallejo-Peña, N. Nagarajan, A. Nakamura, M. Nakano, D. Nandi, S. U. Naqvi, P. Narayan, R. K. Nayak, J. Neeson, A. Nela, C. Nelle, A. Nelson, T. J. N. Nelson, A. Neunzert, M. Newell, S. Ng, A. B. Nielsen, W. Niu, J. Noller, M. Norman, C. North, A. Numić, G. Nurbek, L. K. Nuttall, J. Oberling, C. E. Ochoa, C. O'Connor, J. O'Dell, E. Oelker, J. J. Oh, T. O'Hanlon, F. Ohme, I. Oke, R. Omer, N. O'Neill, P. Ophardt, R. J. Oram, B. O'Reilly, R. O'Shaughnessy, J. Ostrovska, A. Osumi, I. Ota, G. Othman, H. Overmier, B. J. Owen, A. E. Pace, A. Pai, S. Pal, M. Pálfi, H. Pan, J. Pan, P. K. Panda, Shiksha Pandey, Swadha Pandey, B. C. Pant, F. H. Panther, A. Papadopoulos, E. E. Papalexakis, J. Park, W. Parker, G. Pascale, L. Passenger, O. Patane, A. V. Patel, L. Pathak, A. Patra, B. G. Patterson, K. Paul, S. Paul, E. Payne, T. Pearce, M. Pedraza, A. Pele, X. Peng, Y. Peng, S. Penn, S. Petracca, H. P. Pfeiffer, H. Pham, K. A. Pham, K. S. Phukon, H. Phurailatpam, A. Pied, V. Pierro, B. Pillon, I. M. Pinto, B. J. Piotrzkowski, M. Pirello, M. D. Pitkin, M. L. Planas, C. Plunkett, L. Pompili, J. Poon, A. S. Porter, C. Posnansky, J. Powell, G. S. Prabhu, A. K. Prajapati, K. Prasai, R. Prasanna, P. Prasia, A. Puecher, J. Pullin, M. Pürrer, H. Qi, M. Qiao, J. Qin, V. Quetschke, P. J. Quinonez, R. Rading, C. Rajan, B. Rajbhandari, A. Kulur Ramamohan, K. E. Ramirez, A. Ramos-Buades, S. Ranjan, M. Ranjbar, K. Ransom, B. Ratto, A. Ravichandran, A. Ray, V. Raymond, J. Read, J. Redepenning, J. Regan, T. Reichardt, S. Reid, C. Reissel, D. H. Reitze, A. I. Renzini, J. Rice, J. W. Richardson, M. L. Richardson, K. Riles, H. K. Riley, J. D. H. Rivero, M. Robinson, J. Rodriguez, J. G. Rollins, A. E. Romano, I. M. Romero-Shaw, J. H. Romie, S. Ronchini, T. J. Roocke, T. J. Rosauer, C. A. Rose, M. P. Ross, M. Rossello-Sastre, S. Rowan, K. Rowlands, P. Dutta Roy, S. K. Roy, T. RoyChowdhury, G. H. Ruiz, K. Ruiz-Rocha, V. Russ, S. M. S., S. Sachdev, T. Sadecki, S. Safi-Harb, M. R. Raj Sah, M. Sakellariadou, S. Sakon, F. Salces-Carcoba, M. Saleem, S. U. Salunkhe, A. Salvarese, P. M. Samir, A. Sanchez, E. J. Sanchez, J. Sanchez, D. Sanchez-Cid, J. R. Sanders, E. M. Sänger, J. Sanjuan, E. Sapkin, T. R. Saravanan, P. Sarkar, A. Sasli, B. S. Sathyaprakash, O. Sauter, R. L. Savage, T. Savicheva, H. L. Sawant, D. Schaetzl, M. Scheel, L. M. Scheel, A. Schiebelbein, F. Schiettekatte, M. G. Schiworski, K. Schluterman, R. Schnabel, M. Schneewind, R. M. S. Schofield, B. W. Schulte, B. F. Schutz, E. Schwartz, J. Scott, S. M. Scott, R. M. Sedas, T. C. Seetharamu, D. Sellers, E. G. Seo, G. Seong, C. K. Sethi, T. Shaffer, U. S. Shah, M. A. Shaikh, J. Sharkey, A. K. Sharma, Preeti Sharma, Priyanka Sharma, Sushant Sharma-Chaudhary, P. Shawhan, T. Shen, S. Shirke, D. H. Shoemaker, R. W. Short, S. ShyamSundar, H. Siegel, V. Sierra, D. Sigg, L. Silenzi, M. Simmonds, L. P. Singer, A. Singh, D. Singh, M. K. Singh, N. Singh, H. Singh, M. R. Sinha, A. M. Sintes, V. Skliris, T. J. Slaven-Blair, J. Smetana, D. A. Smith, J. R. Smith, W. J. Smith, M. Soares-Santos, S. Soni, N. E. Sovitzky, V. Spagnuolo, A. P. Spencer, A. K. Srivastava, F. Stachurski, V. V. Stanford, A. Stanton, N. Steinle, J. Steinlechner, C. Stephens, M. StPierre, J. Stremiz, M. D. Strong, A. Strunk, S. Chalathadka Subrahmanya, L. Suleiman, K. D. Sullivan, J. Sun, S. Sunil, S. C. Tait, S. Takano, C. Talbot, D. Tanabe, S. Tanioka, D. B. Tanner, W. Tanner, L. Tao, R. D. Tapia, J. D. Tasson, J. G. Tau, A. Tejera, J. G. Temple, Y. Teng, H. Themann, M. P. Thirugnanasambandam, L. M. Thomas, M. Thomas, P. Thomas, J. E. Thompson, S. R. Thondapu, E. Thrane, A. Tiwari, P. Tiwari, S. Tiwari, V. Tiwari, M. R. Todd, A. M. Toivonen, V. Tommasini, H. Tong, C. I. Torrie, G. Traylor, L. Traylor, M. Trevor, A. Tripathee, R. J. Trudeau, T. Tsang, K. Tsuji, L. Tsukada, A. Tuci, A. S. Ubhi, R. P. Udall, V. Undheim, V. Upadhyaya, L. E. Uronen, H. Vahlbruch, G. Vajente, J. Valencia, M. Valentini, J. van Dongen, K. Vandra, M. VanDyke, J. Vanier, J. Vanosky, A. F. Vargas, V. Varma, A. Vecchio, J. Veitch, P. J. Veitch, B. Verma, Y. Verma, S. M. Vermeulen, F. A. Ramis Vidal, S. Vidyant, A. D. Viets, A. Vijaykumar, A. Vilkha, F. Llamas Villarreal, E. T. Vincent, S. Vitale, N. Vithanachchi, A. Vives, L. Vizmeg, B. Vizzone, D. Voigt, E. R. G. von Reis, J. S. A. von Wrangel, W. E. Vossius, L. Vujeva, S. P. Vyatchanin, J. Wack, L. E. Wade, M. Wade, A. Wade, K. J. Wagner, L. Wallace, W. H. Wang, Y. F. Wang, Z. Wang, P. Wang, J. Warner, N. Y. Washington, B. A. Weaver, S. A. Webster, N. L. Weickhardt, M. Weinert, A. J. Weinstein, O. Weisenberger, R. Weiss, L. Wen, K. Wette, C. Wheeler, J. T. Whelan, B. F. Whiting, E. G. Wickens, D. Wilken, B. M. Williams, D. Williams, M. R. J. Williams, N. S. Williams, J. L. Willis, B. Willke, C. W. Winborn, A. Wingfield, J. Winterflood, C. C. Wipf, G. Woan, N. E. Wolfe, H. T. Wong, J. L. Wright, B. Wu, D. S. Wu, K. Wu, E. Wuchner, D. M. Wysocki, Y. Xia, V. A. Xu, Y. Xu, M. Ben Yaala, H. Yamamoto, T. Yan, H. Yang, K. Z. Yang, Z. Yarbrough, A. B. Yelikar, X. Yin, M. Yoshihara, S. Yuan, M. Zanolin, M. Zeeshan, M. Zevin, H. Zhang, L. Zhang, N. Zhang, R. Zhang, T. Zhang, C. Zhao, Y. X. Zhao, L. -M. Zheng, Y. Zheng, H. Zhong, H. Zhou, H. O. Zhu, Z. Zhu, D. Z. Zieba, A. B. Zimmerman, M. E. Zucker, R. Arès, J. J. Carter, S. J. Madden, K. McKenzie, E. R. Rees, B. Shapiro
Le résumé fourni par la source
We present the LIGO A$^\sharp$ detector concept, an upgrade for the LIGO observatories based on room-temperature interferometers beyond the fifth observing run (O5). Building on the A+ sensitivity, A$^\sharp$ targets broadband sensitivity improvements through heavier test masses, improved suspensions and seismic isolation, increased arm-cavity power, enhanced frequency-dependent squeezing, reduced coating thermal noise considering two scenarios, and improved control of mechanical motion and optical modes. We describe the principal design choices, projected noise performance, and corresponding astrophysical prospects. LIGO A$^\sharp$ substantially increases compact-binary detection rates, strengthens population inference, and improves both early-warning times and localization for binary neutron star mergers. The improved sensitivity enables more detailed studies of compact-binary coalescences, including higher-order multipoles, intermediate-mass black holes, remnant black hole ringdown, and the neutron star equation of state. It also broadens the discovery potential for new gravitational-wave sources such as continuous waves and bursts, should enable detection of the stochastic background from compact binary mergers if it remains undetected after O5, and strengthens the role of gravitational-wave detectors as probes of fundamental physics. We discuss key technical challenges and the role of A$^\sharp$ as both a major scientific upgrade for the 2030s and a technology pathfinder for next-generation gravitational-wave observatories, such as Cosmic Explorer.
Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.