Группе ученых-физиков удалось практически полностью "заморозить" движение атомов в четырех 40-килограммовых зеркалах, используемых в эксперименте LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave), которые служат в качестве детектора искажений пространственно-временного континуума, создаваемых самыми высокоэнергетическими событиями во Вселенной, такими, как столкновения черных дыр и нейтронных звезд. За счет охлаждения до сверхнизкой температуры все зеркала эксперимента были помещены в специфическое квантовое состояние, что позволяет теперь проводить измерения, основанные на причудливых законах квантовой механики. И все это является впечатляющим достижением, которое выдвигает такие простые понятия, как "объект" и "температура" за пределы недостижимых ранее границ.
Вы можете охладить любой предмет, просто поместив его в холодильник или морозильную камеру. Но если вы являетесь ученым-физиком, то вы, скорее всего, станете применять силы противодействия движению атомов, в данном случае ученые использовали лучи света лазеров, которые также являются частью эксперимента LIGO.
И тут начинаются весьма странные вещи. Ученые не произвели традиционные процедуры лазерного охлаждения зеркал эксперимента. При помощи лазера они "охладили" коллективное движение всех четырех зеркал к такому уровню различия между движениями их атомов, которое соответствует температуре 77 наноКельвинов, 77 миллиардных долей градуса выше точки абсолютного нуля. Отметим, что при такой температуре тепловое движение атомов любого материала полностью прекращается. И эти зеркала стали самыми большими на сегодняшний день объектами, которые за счет охлаждения и синхронизации были помещены в определенное квантовое состояние.
Вполне резонно возникает вопрос, зачем ученым понадобилось предпринимать столько усилий? Во-первых, оборудование эксперимента LIGO достаточно хорошо защищено от влияния внешних техногенных и естественных факторов - сотрясений, вызванных движением поездов, создаваемых ветром звуковых колебаний и т.п. И охлаждение зеркал до квантовой температуры теперь должно устранить еще один вид помех - шум от тепловых колебаний, что сделает инструмент LIGO еще более точным. А во-вторых, ученые всеми силами стараются узнать, каким образом большие объекты из окружающего нас мира могут взаимодействовать с таинственным миром квантовой механики.
"Зеркала эксперимента LIGO - это прекрасная система, при помощи которой можно изучить эффекты декогеренции сверхкрупных объектов, находящихся в квантовом состоянии" - пишут исследователи. Напомним нашим читателям, что под декогеренцией подразумевается потеря объектом своих квантовых свойств под влиянием различных факторов из окружающей среды.
Следующими шагами, которые намерены произвести ученые, станет проверка эффекта влияния сил гравитации на систему эксперимента LIGO. Проявления сил гравитации на квантовом уровне еще никогда не наблюдались ученым, а эксперимент LIGO является настолько чувствительным инструментом, что он будет способен измерить проявления даже самых слабых сил. И, в конце концов, ученые постараются найти ответ на вопрос, влияет ли гравитация на квантовый мир или нет?
