В Общей Теории Относительности движение массивных объектов может порождать гравитационные волны, своеобразную рябь в пространстве-времени. Распространяясь в пространстве, гравитационные волны несут информацию о породивших их событиях и поэтому являются важным источником информации об астрофизических процессах, которые нельзя наблюдать обычными методами. Это, например, может быть столкновение черных дыр, при котором практически не излучается свет. По расчетам ученых именно такое событие породило гравитационные волны, которые впервые в истории удалось обнаружить. Произошло это знаменательное событие в 2015 году в Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO).
Проект LIGO– это замечательная во всех отношениях установка, которая увенчала почти сто лет исследований. Но ее размеры в несколько километров и стоимость в 365 миллионов долларов просто непомерно велики с точки зрения массового производства детекторов гравитационных волн. А именно такое производство необходимо для дальнейших активных астрофизических исследований. Желание заглянуть за горизонт неистребимо, и поэтому многие ученые пытаются нащупать пути решения проблемы маленьких и дешевых детекторов. Среди них находится и команда исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Университета Гронингена и Университета Уорика, которая предлагает использовать в новом поколении детекторов квантовые технологии.
По мысли ученых в основе нового детектора должен лежать уже существующий атомный интерферометр Штерна-Герлаха. Обычный оптический интерферометр работает по следующему принципу: попадающий в него луч свет пространственно разделяется на несколько когерентных пучков, каждый из которых проходит различные оптические пути, после чего пучки направляются на экран, где создают интерференционную картину, по которой можно установить разность фаз интерферирующих пучков в данной точке картины. При этом влетающий в интерферометр луч разделяется в квантовом смысле, когда фотоны не расщепляются на новые, а переходят в состояние суперпозиции, одновременно существуя во всех новых пучках. В результате получающаяся интерференционная картина оказывается очень чувствительной к малейшим изменениям на пути каждого из разделенных пучков, что позволяет проводить очень точные измерения. В атомном интерферометре картина аналогичная, но вместо лучей света используются потоки находящихся в состоянии суперпозиции атомов. В таком устройстве интерференционную картину нарушить еще легче, а значит, точность измерений еще выше.
В действительности, такие квантовые гравитационные датчики уже существуют, но пока их точности хватает для измерений в рамках ньютоновских представлениях о гравитации. Однако, последние разработки в области создания атомных интерферометров внушают оптимизм и в направлении детекторов гравитационных волн—на текущий момент ученые уже умеют делать все необходимые для улучшения интерферометров компоненты, остается все соединить. Причем по оценкам ученых такие датчики смогут расширить диапазон регистрируемых гравитационных волн до средних длин волн, что в современных условиях можно было бы достичь, если построить аналог установки LIGO размером в тысячи километров (!). Квантовый же детектор будет иметь размер с письменный стол.
Мне очень бы хотелось увидеть такой детектор в ближайшее время, мне ведь тоже хочется посмотреть за горизонт.
Мне важно Ваше мнение. Если нравится, ставьте лайк, подписывайтесь.