Vědcům se podařilo přivést do kvantového stavu zrcadla observatoře gravitačních vln LIGO

21. 06. 2021

Kvantová fyzika Částicová fyzika Lasery Fyzika Gravitační vlny

Objekty, které se lidskému oku jeví jako stacionární, ve svém nitru ve skutečnosti ukrývají nespočet vibrujících atomů. Vědci se už dlouhou dobu pokouší tyto vibrace zastavit (uvést objekt do tzv. základního pohybového módu), aby mohli pozorovat projevy kvantové fyziky. To se doposud dařilo u drobných, nanogramových těles nebo u řídkých oblaků atomů. Nyní se vědcům poprvé podařilo zcela zastavit vibrace u velkého objektu, využili k tomu observatoř gravitačních vln LIGO.

LIGO, Livingston

Image credit: Courtesy Caltech/MIT/LIGO Laboratory

LIGO slouží k detekci drobných deformací časoprostoru známých jako gravitační vlny, které jsou způsobeny interakcemi extrémně masivních a hustých objektů jako jsou černé díry a neutronové hvězdy. Pro tento účel je zařízení LIGO vybaveno extrémně citlivými přístroji a precizními lasery. A přesně to potřeboval vědecký tým vedený Chrisem Whittlem ke svému pokusu o kompletní zastavení atomů ve velkém objektu.

Nešlo nicméně o objekt, jak jej známe z běžného života. Ve skutečnosti se jednalo o kombinovaný pohyb 4 zrcadel observatoře LIGO, která pomáhají s detekcí gravitačních vln. Vědcům se podařilo uvést zrcadla do stavu blízkého kompletnímu zastavení. Ekvivalent teploty tohoto virtuálního objektu byl odhadem 77 nanokelvinů, tedy pouhý kousek od 10 nanokelvinů, při kterých nastává základní pohybový mód (motional ground state).

Tento výzkum vědce dál přibližuje ke zkoumání exotických stavů hmoty a jejích vlastností. Díky novému výzkumu byli schopni poprvé pozorovat vliv gravitace na objekt v kvantovém stavu. Kvantová fyzika by v budoucnosti mohla přinést revoluci do oblasti komunikačních technologií, počítačů a do mnoha dalších.

Jak LIGO funguje?