تقلبات عشوائية غير مرغوب فيها في استجابة الكاشف تحجب الإشارة الحقيقية.ضوضاء الكاشف هي التقلبات العشوائية غير المرغوب فيها في مخرجات أداة القياس، والتي تحجب الإشارة الحقيقية أو تشوهها. في الفيزياء، كل قياس هو معركة بين الإشارة التي تهتم بها والضوضاء التي تنافسها. هذا الأمر بالغ الأهمية في التجارب التي تبحث عن تأثيرات ضعيفة للغاية، مثل موجات الجاذبية، حيث قد تكون الإشارة أصغر بألف مرة من الضوضاء التي تغمرها. التحدي لا يكمن فقط في بناء كاشف حساس، بل في فهم كل مصدر محتمل للضوضاء وقمعه، بدءًا من الاهتزازات الحرارية وصولًا إلى التقلبات الكمومية.
بدأت الدراسة المنهجية لضوضاء الكاشف في أوائل القرن العشرين مع أعمال والتر شوتكي حول ضوضاء الطلقات في الأنابيب المفرغة (1918)، وجونسون ونايكويست حول الضوضاء الحرارية في المقاومات (1928). نضج هذا المجال مع تطور الإلكترونيات والبصريات الكمومية لاحقًا.
تنشأ الضوضاء من مصادر عديدة. تأتي الضوضاء الحرارية من الحركة العشوائية للذرات والإلكترونات في مكونات الكاشف، مما يولد تيارات كهربائية ضئيلة أو ارتجاجات ميكانيكية. ضوضاء الطلقات هي التقلب الإحصائي في عدد الجسيمات (مثل الفوتونات أو الإلكترونات) التي تصل إلى الكاشف، وهي متأصلة في الطبيعة المتقطعة للمادة والضوء. أما الضوضاء الكمومية، بما في ذلك ضوضاء ضغط الإشعاع، فتنبع من مبدأ عدم اليقين الأساسي: حتى الكاشف المثالي يتأثر بفعل القياس نفسه. لتقليل الضوضاء، يبرد الفيزيائيون الكواشف إلى ما يقارب الصفر المطلق، ويعزلونها عن الاهتزازات، ويستخدمون تقنيات ذكية مثل الضوء المضغوط للتحكم في الضوضاء الكمومية.
تقليل الضوضاء هو التحدي الهندسي المركزي في مراصد موجات الجاذبية مثل LIGO وVirgo، حيث تُعلَّق المرايا على بندولات دقيقة وتُضبط الليزرات لتقليل الضوضاء الكمومية، مما يسمح بكشف تموجات الزمكان الناتجة عن اصطدام الثقوب السوداء.
في كواشف موجات الجاذبية، تكون المرايا معزولة بشكل جيد لدرجة أن الضوضاء المتبقية تهيمن عليها التأثيرات الكمومية، فمجرد قياس موضع المرآة باستخدام ضوء الليزر يدفعها بسبب ضغط الإشعاع.
