|
Гравитационные волны оставляют отпечатки на свете
|
|
|
|
Гравитационные волны - это рябь в пространстве-времени, возникающая в результате бурных космических событий, таких как слияние черных дыр. До сих пор прямое обнаружение основывалось на измерении крошечных изменений расстояния с помощью приборов километрового масштаба. В новом теоретическом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, исследователи из Стокгольмского университета, Nordita и Тюбингенского университета предлагают нетрадиционный подход: проследить, как гравитационные волны изменяют форму света, излучаемого атомами. В работе описан возможный способ обнаружения, но экспериментальная демонстрация остается на будущее.
|
|
|
|
Когда атомы возбуждены, они естественным образом расслабляются, испуская свет с характерной частотой — квантовый процесс, известный как спонтанное излучение. Это происходит благодаря их взаимодействию с квантовым электромагнитным полем.
|
|
|
|
"Гравитационные волны модулируют квантовое поле, которое, в свою очередь, влияет на спонтанное излучение", - сказал Ежи Пачош, аспирант Стокгольмского университета. "Эта модуляция может изменять частоты испускаемых фотонов по сравнению со случаем отсутствия волн".
|
|
|
|
Команда предсказывает, что излучение становится зависимым от направления: атомы испускают фотоны с одинаковой общей скоростью - вот почему до сих пор этот эффект не учитывался, — но частоты фотонов меняются в зависимости от направления излучения. Эта направленная спектральная диаграмма направленности будет кодировать направление и поляризацию волны и поможет отличить сигнал от шума.
|
|
|
|
|
|
|
Низкочастотные гравитационные волны являются основной целью для будущих космических обсерваторий. Авторы отмечают, что узкие оптические переходы, используемые в платформах с атомными часами, обеспечивают длительное время взаимодействия, что потенциально делает системы с холодными атомами многообещающим испытательным полигоном.
|
|
|
|
Атомы излучают свет подобно музыкальному проигрывателю, который поддерживает ровный тон, но гравитационная волна меняет звучание ноты в разных направлениях. "Наши результаты могут открыть путь к компактному гравитационно-волновому зондированию, при котором соответствующий атомный ансамбль измеряется в миллиметровом масштабе", - сказал Навдип Арья, научный сотрудник Стокгольмского университета. "Для оценки практической осуществимости необходим тщательный анализ шума, но наши первые оценки являются многообещающими".
|
|
|
|
Источник
|
