가장 작고 가장 정확한 측정은 지금까지 건설 된 가장 큰 과학 도구 중 하나가 필요했습니다. 5 년 전 레이저 간섭계 중력파 전망대 (Ligo)는 시공간의 10 천 분의 1에 불과한 잔물결을 감지했습니다. Lilliputian Ripple은 중력파 였는데, 지구에서 10 억 광년 이상 2 개의 블랙홀이 충돌하여 생성 된 우주의 직물의 왜곡입니다.
.Albert Einstein의 일반 상대성 이론에 따르면, 어떤 거대한 물체의 가속도는 배가 물에서 파도를 휘젓는 것처럼 시공간 파도를 만듭니다. 그러나 아인슈타인 자신은 중력파가 너무 약해서 탐지하기에는 너무 약하다고 생각했습니다. 그는 과도하게 비관적이지 않았다. Ligo의 4km 길이의 간섭계는 1999 년에 완성되어 2001 년에서 13 년 동안 파도를 찾기 시작했습니다. 이 발견은 새로운 천문학 분야의 시작을 의미했으며 천문대의 물리학 자 3 명에게 노벨상을 수상했습니다. 이 실험은 이후 거의 12 개의 더 중력파 사건을 감지했습니다. 이제 Ligo가 보폭에 부딪히는 것처럼 물리학 자 팀은 1 미터 길이의 휴대용 중력 탐지기를 구축하는 방법을 설명했습니다. 리고보다 작습니다.
New Journal of Physics에 곧 출판 될 제안 중력파의 통과를 나타내는 이상한 양자 기계적 현상을 악용하는 검출기를 설명합니다. 영국의 워윅 (University of Warwick)의 물리학 자이자 연구의 공동 저자 중 한 명인 가빈 모리 (Gavin Morley)는“실험 측면에서 알아야 할 첫 번째이자 가장 중요한 것은 그것을 건설하기가 어려울 것입니다. 그러나 팀이 성공하면 새로운 장치는 전 세계의 많은 실험실에서 재현 할 수있는 중력파를 탐지하는 훨씬 더 컴팩트 한 방법을 제공 할 것입니다.
.파도가 취소
물리학 자들은 제안 된 장치를 메트릭 및 곡률 (MIMAC)에 대한 중간 정도의 간섭이라고 부릅니다. 엄청난 크기의 불균형에도 불구하고 Mimac과 Ligo는 동일한 효과를 찾습니다. 빛의 속도로 이동하는 중력파로 인한 시공간의 리듬 스트레칭과 수축.
Ligo의 경우, La Lavingston, La.의 한 명과 Wash의 Hanford에있는 두 개의 동일한 도구가 지역 중력 효과로부터 허위 신호를 배제하기 위해 구축되었습니다. 각 사이트에는 4km 길이의 진공 챔버가 90도 각도로 만나서 풍경에 큰 L을 형성합니다. 매우 순수한 실리카로 만든 45 킬로그램 미러는 각 진공 챔버의 양쪽 끝에 앉아 있습니다. 레이저 빔은 거울 사이를 계속주고 받는다.
Ligo는 정상적인 조건에서 각 팔의 빛파가 탐지기에서 만나면 취소되도록 설계되었습니다. 각 팔의 빛의 겹치는 볏과 트로프가 있기 때문에 신호는 그에 도달하지 않습니다. 그러나 중력파가 팔을 통과하면 주기적으로 그 중 하나를 늘리고 다른 하나를 압축하여 길이를 양성자 직경의 일부로 변경합니다. 그런 다음 가벼운 파는 더 이상 서로를 취소하지 않습니다. 통과 중력파와 동기화하여 검출기에 가벼운 펄스를 보냅니다.
.그렇다면 미터 길이의 장치가 어떻게 같은 업적을 달성 할 수 있습니까? MIMAC의 핵심 구성 요소는 백만 분의 1 미터를 넘지 않는 다이아몬드 입자입니다. 연구원들은 그러한 다이아몬드를 양자 중첩에 넣고 싶어합니다. 다이아몬드가 동시에 두 개의 다른 위치를 차지하는 상태로서 중력파와 상호 작용할 때까지 기다립니다.
.결함이있는 다이아몬드
Morley 외에도이 팀에는 Sougato Bose, Peter Barker 및 Ryan Marshman이 University College London의 All All onupam Mazumdar 및 Steven Hoekstra와 함께 네덜란드의 Groningen 대학교에 있습니다. 중첩을 생성하기 위해, 그들은 다이아몬드의 탄소 원자 결정 격자에서 제조 된 결함에 결합 된 단일 전자에서 마이크로파를 빔을 빔으로 만들 것이다. (결함은 다른 균일 한 탄소 배열에 삽입 된 단일 질소 원자로 구성됩니다.) 그러면 양자 이론의 특별한 규칙이 시작됩니다. 전자는 한 번에 마이크로파 광자를 흡수하고 흡수하여 다이아몬드의 양자 중첩을 만듭니다. 광자를 흡수하는 다이아몬드 doppelgänger의 전자는 소위 "스핀 One"상태로 이동하여 자체 자기장을 가진 소형 자석처럼 동작합니다. 다이아몬드의 다른 버전의 전자는 "스핀 0"상태로 유지됩니다. Bose와 그의 동료들은 외부 자기장을 적용함으로써 중립적 인 상대방에서 중립의 스핀을 당겨서 미터만큼 분리 할 수 있다고 말합니다. 마지막으로, 물리학 자들은 자기장을 뒤집어 다이아몬드의 두 위치를 다시 가져 와서 마지막 전자 레인지 펄스로 쳤다.
그 마지막 맥박은 또 다른 이상한 양자 효과를 유발할 것입니다. 양자 영역에서 입자는 실제로 입자 자체가 아닙니다. 그것들은 실제로 파도이며, 그들의 모양과 크기는 주어진 위치에서 "입자"를 찾을 확률에 해당합니다. 전자 레인지의 마지막 버스트는 스핀-네로 상태의 크레스트가 서로 겹치고 강화하는 반면, 스핀-맨 상태의 크레스트와 트로프가 겹치고 상쇄되도록 중첩의 모양을 바꾸도록 조정됩니다. 따라서 외부 간섭이 없으면 전자의 측정은 항상 스핀 제로 상태에서 찾을 수 있습니다.
그러나 탐지기 위로 급증하는 중력파는 중첩을 늘려서 모양을 변경하여 성분이 다시 합류 할 때 더 이상 정렬되지 않도록합니다. 왜곡 된 중첩의 측정은 혼합 된 결과를 산출 할 수 있으며, 중력파의 주파수와 동기화 된 데이터에서 스핀 일 상태가 나타납니다.
그 시나리오는 적어도 이론입니다. 작업 모델을 구축하는 데 수십 년이 걸릴 수 있습니다. 이 제안에 관여하지 않은 이스라엘의 벤 구리온 대학교 (Ben-Gurion University of Negev University of Negev University)의 실험 물리학자인 론 폴만 (Ron Folman) 은이 아이디어를“대담한”이라고 부릅니다. 양자 입자가 환경과 상호 작용하지 않도록 시스템을 분리하는 것은 매우 어려울 것이라고 그는 말했다. "매우 어려운 실험이지만, 충분한 노력을 기울여 우리의 일생 동안 실현 될 수 있습니다."
.가장 큰 과제 중 하나는 미터 거리에서 안정적으로 유지할 수있는 다이아몬드의 중첩을 만드는 것입니다. 4 년 전 Stanford University의 연구원들은 10,000 개의 원자로 구성된 중첩을 약 0.5 미터, 즉 현재 기록을 분리했습니다. Mazumdar는“그러나 우리는 10 억 또는 100 억 개의 원자가있는 다이아몬드로하는 것에 대해 이야기하고 있습니다.
이 장치에 필요한 많은 기술과 같은 많은 기술과 같은 진공 청소기, 초 온도, 정확하게 제어되는 자기장 등 다양한 그룹에 의해 개별적으로 달성되었습니다. 그러나 그들을 모으는 것은 쉽지 않을 것입니다. Morley는“저글링과 자전거를 타고 자전거를 타기 만하면 한 번에 둘 다 할 수 있다는 의미는 아닙니다.”라고 Morley는 말합니다.
장치가 제작되면 중력 파 천문학을 변형시킬 수 있습니다. 세계의 현재 중력파 감지기는 모두 땅에 단단히 고정되어 있습니다. Bose는“리고가 가질 수있는 유일한 방향은 지구의 회전 때문입니다. 반면에 MIMAC와 같은 작은 탐지기는 하늘의 어느 방향 으로든 가리킬 수 있습니다. 그리고 세계의 모든 물리 실험실은 그것을 수용 할 수 있습니다. Bose는“도전은 그들 중 하나를 작동시키는 것입니다. "그들 중 하나가 효과가 있다면 몇 가지를 더 만드는 것이 매우 쉬울 것입니다."
