Современная физика разбита на две области — на область традиционной физики, которая обрисовывает работу огромных объектов и систем в масштабе, который мы любой денек смотрим вокруг себя, и квантовую физику, описывающее происходящее в призрачном субатомном мире. Нам, живущим в мире традиционной физики, область квантовой физики кажется очень необыкновенной и парадоксальной. Это мир, где частички могут «телепортироваться» через непроницаемые барьеры, они могут обмениваться информацией на больших расстояниях, они могут существовать сходу в 2-ух квантовых состояниях и находиться в 2-ух разных местах сразу. И не так издавна ученым удалось сделать такие пограничные условия, при которых так именуемые квантовые флуктуации показали себя по отношению к объекту макромасштаба.
Квантовые флуктуации — это очередное из явлений, которое, с нашей точки зрения, очень походит на научную фантастику. Заключается оно в том, что даже в совсем пустом месте, в галлактическом вакууме, например, из ниоткуда появляются квантовые частички, которые мгновенно исчезают в никуда, создавая фоновый квантовый шум.
И, как обусловили ученые из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT) и опыта LIGO, этого квантового шума время от времени бывает довольно для того, чтоб объект макромасштаба начал передвигаться. В качестве такового объекта выступало 40-килограммовое зеркало, в области которого были сотворен набор особых критерий, и, под действием квантовых флуктуаций это зеркало начало колебаться с амплитудой в одну сикстиллионную долю метра (10^-20 метра).
«Размер атома водорода составляет 10^-10 метра и мы употребляли такие атомы в качестве опорной величины для измерений смещения зеркала» — ведает Ли МакКаллер (Lee McCuller), один из исследователей.
Отметим, что схожее, по всей видимости, происходит вокруг нас всегда, но в нашей окружающей среде находится достаточное количество остальных помех, которые препятствуют наблюдениям за воздействием квантовых флуктуаций на наш мир.
Для того, чтоб понизить воздействие помех, ученые провели свои опыты в одном из «самых тихих мест» на Земле, в помещении гравитационной обсерватории LIGO, которая создана для регистрации гравитационных волн, прибывающих из глубин вселенной. Эти волны — колебания пространственно-временного континуума, порожденные самыми массивными из галлактических катастроф, и когда они добираются до Земли, их амплитуда не превосходит размера 1-го протона. Естественно, для того, чтоб зафиксировать такие малые колебания требуется наибольшая изоляция оборудования от наружных шумов и остальных воздействий.
Для того, чтоб максимизировать амплитуду квантовых колебаний ученые употребляли так именуемую «квантовую выжималку» (quantum squeezer), инструмент, присоединенный к лазеру опыта LIGO. Квантовые флуктуации возникают из-за воздействия 1-го из основных законов квантовой механики — принципа неопределенности. Одним из следствий этого принципа будет то, что чем с большей точностью вы измеряете одну квантовую характеристику объекта, тем наименее точными получаются измерения остальных характеристик. В этом случае этими параметрами являются фаза и амплитуда квантовых колебаний.
«Квантовая выжималка» дозволяет уменьшить неопределенность при измерении фазы колебаний, что автоматом наращивает неопределенность при измерении амплитуда. И если не вдаваться в математические дебри, то все это увеличивает возможность того, что зеркало начнет передвигаться под действием квантовых флуктуаций.
«Квантовые колебания самого лазерного света могут оказать радиационное давление, которое может послужить исходным «пинком» для 40-килогаммового зеркала, которое продолжит колебаться далее уже под действием флуктуаций» — ведает Ли МакКаллер, — «И это зеркало наиболее чем в млрд раз тяжелей наноразмерных объектов, с помощью которых ранее были измерены характеристики разных квантовых эффектов, в том числе и флуктуаций».
И в заключение необходимо подчеркнуть, что данные исследования не только лишь посодействовали ученым лучше осознать некие индивидуальности призрачного квантового мира. Сделанная «квантовая выжималка» имеет все шансы стать инвентарем, который поможет обсерватории LIGO обнаруживать и регистрировать настолько слабенькие гравитационные волны, амплитуды которых лежат далековато за пределами способностей ее сегодняшних сенсоров.
Источник: