Моторошний експеримент MIT: лазерне охолодження відкриває шлях до квантової гравітації.
Пошук квантової сутності гравітації
Гравітація залишається єдиною з фундаментальних сил, яку досі не вдалося вписати у рамки квантової фізики. У новаторському експерименті Массачусетського технологічного інституту дослідники використали лазери для охолодження торсіонного генератора до температури, близької до абсолютного нуля. Це може стати вирішальним кроком у спробі з’ясувати, чи має гравітація квантову природу. “Ми намагаємось створити систему, яка відчуває гравітацію і водночас демонструє квантову поведінку”, – пояснює Донгчел Шин.
Торсіонний генератор та гравітаційна інтрига
Команда MIT успішно охолодила торсіонний осцилятор за допомогою активного лазерного методу до 10 мілікельвінів. Це дозволяє уникнути теплового шуму і виявляти надзвичайно слабкі ефекти, зокрема – потенційно квантові прояви гравітаційної взаємодії. “Це перше застосування лазерного охолодження до такого класичного інструменту”, – підкреслює Шин. Інструмент, який ще з часів Кавендіша застосовувався в класичних експериментах, тепер може стати ключем до розгадки однієї з найбільших таємниць природи.
Технологічна інновація та точність вимірювань
Щоб усунути лазерний джиттер – паразитні коливання променя – дослідники використали дзеркальний оптичний важіль. Один промінь взаємодіє з осцилятором, інший компенсує хибні сигнали. Цей підхід дозволив зменшити шум у тисячу разів, що дало змогу виявляти рухи точністю, у 10 разів кращою за квантові флуктуації нульової точки. “Такий рівень чутливості відкриває нові горизонти для квантових експериментів із гравітацією”, – зазначає Шин.
Квантові технології й майбутнє експериментальної фізики
Системи, які об’єднують технології лазерного охолодження та класичні гравітаційні інструменти, створюють платформу нового типу. Вони дозволяють тестувати гіпотези про квантову сутність гравітації в лабораторних умовах. Шин бачить наступну мету в досягненні квантового основного стану осцилятора. “Це дозволить нам дослідити взаємодію між двома такими системами виключно через гравітацію”, – наголошує він.
Інженерія в основі наукового прориву
Проєкт вимагав поєднання знань із квантової механіки, теорії відносності, оптики, управління та нанотехнологій. “Широка освіта з машинобудування дозволила нам охопити всю складність завдання”, – каже Шин. У цьому полягає суть міждисциплінарного підходу: поєднання інженерного мислення з фундаментальними питаннями фізики. Саме така синергія може стати рушієм наступного наукового прориву.