Очень редко что-либо полностью неподвижно. Вся материя во Вселенной состоит из частиц, вибрирующих на разных частотах. Если же заставить их максимально замедлиться, они перейдут в так называемое основное квантовое состояние. В этом состоянии возможно экспериментально исследовать явления, описываемые квантовой механикой и квантовой гравитацией, ища их соответствия с классической физикой.
Ранее такие исследования выполнялись только в наномасштабе. Теперь это впервые стало возможно на массивном объекте — 10-килограммовом оптомеханическом осцилляторе в гравитационно-волновой обсерватории LIGO Массачусетского технологического института. Осциллятор был охлажден до такой степени, что стал предельно близок к своему основному квантовому состоянию. Его оставшаяся энергия была эквивалентна температуре 77 нанокельвин, лишь незначительно отличаясь от 0 К (-273,15 0 С).
Отчет о полученных результатах опубликован в журнале Science.
Как сообщают авторы исследования, осциллятор в 10 триллионов раз массивнее предыдущего рекордсмена среди самый крупных объектов, приведенных к основному квантовому состоянию.
Это достижение позволит значительно улучшить чувствительность LIGO и даст возможность с большей точностью обнаруживать гравитационные волны. Но у него может быть и другое важное применение: изучение крупномасштабных квантовых явлений под воздействием гравитации.
«Никто никогда не наблюдал, как гравитация действует на массивные квантовые состояния, — заявил директор проекта Вивишек Судхир. — Мы продемонстрировали, как привести объекты килограммового масштаба к их основному квантовому состоянию. Это открывает дверь для экспериментального исследования того, как гравитация может влиять на большие квантовые объекты, о чем до сих пор ученые только мечтали».
Технология зеркал уже использовалась для того, чтобы лучше понять влияние квантовой механики в макроскопическом мире. В прошлом году эта же команда зафиксировала квантовые механические колебания зеркала под ударами фотонов.
Темная материя — гипотетическая субстанция, возможно, составляющая до 85% процентов Вселенной. В США начали эксперимент по ее поиску с помощью сверхтонкого зеркала.
По материалам IFLScience и Science Alert
Читайте также:
