Гигантскую обсерваторию перевели в почти чистое квантовое состояние

Гигантскую обсерваторию перевели в почти чистое квантовое состояние

Международной группе ученых под руководством физиков Массачусетского технологического института удалось перевести огромный объект почти в чистое квантовое состояние, подавив движение, создаваемое окружающей средой. Этим объектом стала система резонаторов гравитационно-волновой обсерватории LIGO. Результаты необычного эксперимента опубликованы в журнале Science.

Квантовая система может достигнуть основного состояния, при котором тепловые колебания (фононы) атомов устранены, при охлаждении почти до абсолютного нуля. Однако до сих пор это было сделано лишь для крошечных объектов нанометрового размера, например, облаков из миллионов атомов весом в несколько пикограммов. Осуществить переход в чистое квантовое состояние для макроскопических объектов, размер которых сравним с размером с человека, технически сложно.

В ходе нового эксперимента ученые использовали подвесные зеркала гравитационно-волновой обсерватории с гигантским лазерным интерферометром (LIGO). Обсерватория Advanced LIGO состоит из пары интерферометров Майкельсона, каждый из которых представляет собой канал (плечо) длиной четыре километра с вакуумом внутри. Кварцевые зеркала, масса каждого из которых достигает 40 килограмм, образуют оптические резонаторы Фабри-Перо. Когда через LIGO проходит гравитационная волна, расстояние между зеркалами-маятниками меняется (одно плечо укорачивается, другое удлиняется), что регистрируется детекторами как колебания мощности оптического излучения. Совместное движение каждой пары зеркал и двух осцилляторов, в целом, можно математически рассматривать как один объект, а именно механический осциллятор с массой десять килограмм.

Сам процесс измерения может случайно привести зеркало в движение — это явление называется квантовым обратным действием измерения. Фотоны, отражающие от зеркала. для сбора информации о его движении, передают импульс зеркалу, создавая погрешность при последующем измерении. Чтобы скомпенсировать этот эффект, ученые создали контур управления, прикладывающий к зеркалам электростатическую силу с помощью золотых электронов под напряжением 400 вольт. В результате подавления обратного действия зеркала сдвигались не более чем на одну тысячную размера протона (менее чем 10 в минус 20-й степени метра).

Оставшаяся энергия колебаний соответствовала 77 нанокельвинам, что очень близко к рассчитанной температуре основного состояния осциллятора, равной 10 нанокельвинам. Таким образом, ученым удалось увеличить массу объекта, чье состояние приготовлено почти до чистого квантового. По словам исследователей, превращение обсерватории LIGO в массивную квантовую систему открывает новые возможности по точному измерению эффектов гравитации.


commnetКомментарии

Пожалуйста, войдите / зарегистрируйтесь
или авторизируйтесь через любую соц. сеть, чтобы оставить комментарий.


Похожие новости
Гравитационные волны впервые зафиксировали тремя антеннами 28 сент. 2017 г.

Гравитационные волны впервые зафиксировали тремя антеннами

Сотрудники волновых обсерваторий LIGO (США) и VIRGO (Европа) тремя антеннами уловили гравитационные волны, указывающие на слияние двойной черной дыры. Уникальное событие, произошедшее 14 августа, ученые назвали GW170814.Ученым удалось уловить слияние...

дальше...

LIGO: лазерный охотник за гравитационными волнами 18 апр. 2014 г.

LIGO: лазерный охотник за гравитационными волнами

17 марта эксперты, работающие на BICEP2 на Южном полюсе, объявили о точной идентификации гравитационных волн, искажений в пространстве-времени, оставшихся с незапамятных времен эпохи юной Вселенной. В 2015 году новый детектор, который будет построен...

дальше...

Обсерватория LIGO возвращается к охоте за гравитационными волнами 01 дек. 2016 г.

Обсерватория LIGO возвращается к охоте за гравитационными волнами

Обсерватория LIGO вернулась к работе, но стала лучше. На этой неделе специалисты вновь начали использовать главного "охотника" за гравитационными волнами, который теперь стал более чувствительным к колебаниям полотна пространства-времени. Многие...

дальше...

"Сигнал пришел на частоте человеческой речи". Астрофизик Сергей Попов - о том, что такое гравитационные волны 11 февр. 2016 г.

"Сигнал пришел на частоте человеческой речи". Астрофизик Сергей Попов - о том, что такое гравитационные волны

11 февраля стало известно, что ученым удалось зафиксировать гравитационные волны — искажение пространства-времени, предсказанное Альбертом Эйнштейном. Их существование доказано благодаря наблюдениям с помощью высокоточной аппаратуры ...

дальше...

Ученые объявили об открытии гравитационных волн 13 февр. 2016 г.

Ученые объявили об открытии гравитационных волн

Ученые объявили об открытии гравитационных волн.Сенсация в мире науки: одновременно на нескольких пресс-конференциях, транслируемых по интернету, ученые объявили, что удалось обнаружить гравитационные волны. Их существование...

дальше...

Ученые: «Нобелевские» гравитационные волны возникают из-за плотности и вакуума 20 дек. 2017 г.

Ученые: «Нобелевские» гравитационные волны возникают из-за плотности и вакуума

Японские ученые из университета Киото определили, что «нобелевские» гравитационные волны возникают, когда показатели плотности звезды снижаются до уровня вакуума. Подобные вспышки не могут появляться в результате образования пары черных дыр.В сентябре...

дальше...

Ученые доказали существование гравитационных волн 18 марта 2014 г.

Ученые доказали существование гравитационных волн

Почти 14 миллиардов лет назад в космическом пространстве произошло событие, которое инициировало Большой взрыв и появление той Вселенной, в которой мы живем. Всего в одну считанную долю секунды Вселенная разрослась до такой степени, что ее края не могут...

дальше...

Что гравитационные волны рассказали о Вселенной и Большом взрыве 18 марта 2014 г.

Что гравитационные волны рассказали о Вселенной и Большом взрыве

Вчера американские ученые выступили с сообщением, которое вызвало огромный интерес в научном мире: творческому содружеству BICEP2 удалось обнаружить следы гравитационных волн, которые появились в первые мгновения жизни Вселенной. Это не только доказывает...

дальше...

Последние новости

Новости на сегодня 05 авг. 2021 г.