Gravitacijski valovi možda izlaze iz kilometarskih tunela i ulaze u laboratorij
Pexels: atomic light distortion from gravitational waves📷 Photo by Steve A Johnson on Pexels
- ★Teorijska studija objavljena u Physical Review Letters predlaže korištenje spektralnih pomaka u svjetlosti atoma kao detektora gravitacijskih valova
- ★Za razliku od LIGO-ovih četiri kilometra dugačkih ruku, novi pristup omogućuje detekciju u kompaktnim uređajima veličine nekoliko milimetara
- ★Uski optički prijelazi u atomskim satovima omogućuju dugotrajnu interakciju s gravitacijskim valovima, što povećava osjetljivost mjerenja
Međunarodni tim znanstvenika predložio je metodu detekcije gravitacijskih valova koja koristi atomsku emisiju umjesto ogromnih mehaničkih postrojenja. Istraživači sa Stockholmskog sveučilišta, Nordite i Sveučilišta u Tübingenu objavili su teorijski rad u časopisu Physical Review Letters koji otvara put prema kompaktnim laboratorijskim detektorima veličine nekoliko milimetara.
Kako gravitacijski valovi prolaze kroz prostor-vrijeme, neznatno mijenjaju frekvenciju fotona emitiranih tijekom spontane emisije u uskim optičkim prijelazima atoma. Taj učinak omogućuje da minijaturni uređaji bilježe prisutnost valova koje danas registriraju samo kilometarski interferometri poput LIGO-a i Virgoa.
Ključna prednost leži u tome što uski optički prijelazi u atomskim satovima omogućuju dugotrajnu interakciju s gravitacijskim valovima. Što je interakcija dulja, to je osjetljivost mjerenja veća — a atomski sustavi mogu održavati koherentnost znatno duže od mehaničkih ogledala.
Laboratorijski detektori veličine milimetara mogli bi nadomjestiti kilometarske interferometre
Pexels: atomic light distortion from gravitational waves📷 Photo by Steve A Johnson on Pexels
Postojeći detektori poput LIGO-a, čije su ruke dugačke četiri kilometra, omogućili su revolucionarna direktna opažanja gravitacijskih valova iz sudara crnih rupa i neutronskih zvijezda. No njihova ogromna veličina ograničava mobilnost i praktičku primjenu u svemirskim eksperimentima, gdje svaki gram i svaki centimetar imaju presudnu važnost.
Nova metoda, ako se eksperimentalno potvrdi, mogla bi premostiti tu prepreku. Kompaktni detektori na bazi atoma omogućili bi osjetljiva mjerenja na uređajima koji staju u dlan, što bi posebno olakšalo promatranje niskofrekventnih gravitacijskih valova. Ti valovi, proizvedeni u ranom svemiru ili pri masivnim astrofizičkim procesima, trenutno su izvan dosega tradicionalnih detektora zbog svojih dugih valnih duljina.
Znanstvenici naglašavaju da eksperimentalna provjera teorije još nije provedena. Ipak, perspektiva da se gravitacijski valovi mogu otkrivati unutar standardnih laboratorija, a ne samo u specijaliziranim opservatorijima, označila bi duboku promjenu u pristupu opažanju svemira. Atom kao kvantni detektor postao bi most između mikroskopskog svijeta kvantne mehanike i makroskopskih pojava kosmičkih razmjera.
