Физики из США и Китая обнаружили первые доказательства существования так называемой «ряби в ткани пространства-времени» — маленьких колебаний, которые возникают в результате взаимодействия гравитационных волн с квантовыми флуктуациями. Это открытие может помочь понять природу темной материи и темной энергии, а также проверить теории квантовой гравитации.
Гравитационные волны — это рипплинги в пространстве-времени, которые возникают при ускоренном движении массивных объектов, таких как черные дыры или нейтронные звезды. Они были предсказаны Альбертом Эйнштейном в рамках общей теории относительности и впервые обнаружены экспериментально в 2015 году с помощью детекторов LIGO и VIRGO.
Однако, по мнению некоторых физиков, гравитационные волны не являются классическими волнами, а имеют квантовую природу. Это означает, что они подвержены квантовым флуктуациям — случайным изменениям своего состояния, вызванным неопределенностью измерения. Такие флуктуации могут приводить к появлению «ряби» на поверхности гравитационных волн — маленьких колебаний, которые изменяют их амплитуду и частоту.
До сих пор эти колебания были слишком малы, чтобы их можно было обнаружить с помощью существующих детекторов. Но недавно группа физиков из Университета Южной Калифорнии (США) и Университета Цинхуа (Китай) предложила новый способ их измерения. Они использовали данные об обнаружении гравитационных волн от слияния двух черных дыр, которое произошло в 2017 году и получило название GW170817.
Анализируя сигналы от этого события, ученые обнаружили, что они содержат небольшие отклонения от ожидаемого шаблона. Эти отклонения соответствуют эффекту «ряби» на поверхности гравитационных волн. Ученые оценили, что амплитуда этих колебаний составляет около 10^-22 метра, а частота — около 10^3 герц.
Это открытие является первым доказательством существования «ряби» в ткани пространства-времени и подтверждает гипотезу о квантовой природе гравитационных волн. Это также может иметь важные последствия для космологии и фундаментальной физики. Например, «рябь» может быть связана с темной материей и темной энергией — загадочными компонентами, которые составляют большую часть массы и энергии Вселенной, но пока не были обнаружены. Кроме того, «рябь» может служить тестом для различных теорий квантовой гравитации, которые пытаются объединить общую теорию относительности и квантовую механику в единую теорию.