Революция в астрофизиката: Предложиха нов, по-чувствителен метод за улавяне на гравитационни вълни

Пертурбациите в тъканта на пространство-времето, възникващи в резултат на сблъсъка на обекти с огромна маса – черни дупки и неутронни звезди – астрономите се научиха да откриват сравнително отскоро и го правят с помощта на гигантски лазерни интерферометри. Международен екип от учени предложи алтернативен метод – чрез наблюдение на светлината, излъчвана от атомите. Идеята е, че гравитационните вълни модулират квантовото електромагнитно поле, което от своя страна влияе на процеса на спонтанно излъчване.

Връщайки се в основното състояние, възбудените атоми излъчват фотони с определена честота. Изследователи от Стокхолмския университет, Nordita и Университета в Тюбинген предполагат, че гравитационните вълни са в състояние да променят тази честота, а естеството на промяната зависи от посоката, в която се излъчва фотонът. В същото време общата скорост на излъчване остава непроменена, което обяснява защо ефектът е останал незабелязан.

Тази насочена промяна на честотата създава уникална сигнатура, която може да носи информация за посоката и поляризацията на гравитационната вълна. Това потенциално улеснява изолирането на полезния сигнал от фоновия шум – ключов проблем за съществуващите детектори.

С други думи, атомите излъчват светлина като равномерен музикален тон, но преминаващата гравитационна вълна незабележимо променя възприемането на този тон в различни посоки. За да проверят хипотезата си, авторите предлагат да използват системи със студени атоми, които се използват например в атомните часовници.

„Нашите резултати биха могли да открият пътя към компактни устройства за измерване на гравитационни вълни, при които съответният атомен ансамбъл е в милиметровата скала“, казва Навдип Аря, изследовател от Стокхолмския университет. – „Необходим е задълбочен анализ на шума, за да се оцени възможността за прилагане, но първите ни оценки са обещаващи.

Подобна схема би могла да доведе до създаването на компактни сензори за гравитационни вълни вместо огромните детектори от типа LIGO. Въпреки че е необходим задълбочен анализ на шума, за да се оцени осъществимостта, първите ни оценки изглеждат обещаващи, пише Scitech Daily.