重力波,科学家们反驳:将光线压缩超出量子极限

作者:寿枥掠

探测重力波是天体物理学家的主要目标我们知道他们应该在那里,但我们还没有发现它们但是今天我们距离更近一步通过在量子水平上轻轻地挤压光,我们正在改进我们的检测仪器到一定程度在我成为LIGO科学合作的一部分之前看到的,它首次大规模展示了一种精致优雅的新测量技术。结果发表在本周的自然物理学中。值得注意的是,我们已经突破了到目前为止设定的量子测量障碍限制我们的探测器的灵敏度这个障碍与着名的海森堡不确定性原理有关,但在引力波探测器中更容易被理解为由于光子的粒子性质我们的演示证明真实的重力探测器可以超越这个障碍,揭示引力波天文学的新视野寻找James Clerk预测的电磁波1886年海因里希赫兹成功地检测到在桌子上传来的波浪时,麦克斯韦达到了高潮。赫兹没有从他的实验中获益,他说:“我只是想证明Maestro Maxwell是正确的”其他人很快就看到了可能性并且不久在我们拥有收音机之前今天,全球成千上万的物理学家正试图通过建造你能想到的重力无线电来证明另一位大师阿尔伯特·爱因斯坦是正确的。这些装置,官方称为引力波探测器,旨在让我们调整为爱因斯坦在1916年预测的引力波,作为他的广义相对论的一部分。大量的引力波能量被认为是不断地穿过地球,但到目前为止它仍然未被发现我们的重力接收器是基于激光技术引力波有点像以光速穿过空旷空间的声音与声音一样,它们使物体振动,嗡嗡声他们结合起来如此微弱以至于只有最精密敏感的仪器才能发现它们黑洞的诞生造成了涟漪空间的海啸更多的能量比10亿年后的太阳发出更多的能量当两个黑洞合并时,爆发以光速传播的能量带来的能量相当于超过千亿亿太阳的能量但到目前为止我们甚至无法检测到这些巨大的爆发,因为我们对探测器的40千克反射镜的振动敏感仍然不够高这周宣布预示着我们测量探测器镜子微小振动能力的突破在过去二十年中,引力波探测器已经改进了一百万倍,但它们总是遇到量子测量屏障到目前为止,降低测量不确定度的唯一方法是通过使用功能强大的激光来增加光子的数量努力开发高功率激光探测器,新一代探测器正在建设中他们几乎肯定会通过使用数百瓦的激光探测重力波,通过谐振累积到近百万瓦在探测器内 - 我们在探测器中建立光线,就像你可以通过大量小推动建立一个孩子的挥杆一样但这是一种蛮力方法我们的报告显示,通过挤压光线,我们可以绕过灵敏度问题更优雅的方式量子障碍的产生是因为看似填满空空间的每个点的无形量子波动在测量点泄漏到探测器中这些波动是看不见的,但是我们意识到它们可以被“挤压”。挤压是一种方法改变光的随机性,并基于称为量子纠缠的奇怪现象,爱因斯坦认为这种现象是“远距离的幽灵行为”技术在这种情况下使用的gy是由澳大利亚国立大学引力物理中心开创的,由德国阿尔伯特爱因斯坦研究所的科学家完善,并在汉诺威的一台名为GEO600的探测器上进行了测试。一种称为轻型挤压器的设备使用纠缠光子来挤压它们进入探测器的幽灵量子波动该方法是用于改进敏感仪器的量子纠缠的第一次证明 使用挤压,团队能够测量比典型原子核小100,000倍的振动。这个结果只是一个开始重力研究正在创新浪潮在我们的Gingin重力中心,我们正在研究创造量子纠缠的其他方法,如以及创造由纯光制成的弹簧和杆,使引力波探测器能够从波浪中提取更多能量美国,英国和德国已向澳大利亚提供价值1.4亿美元的探测器LIGO-Australia,建议安装在Gingin中心。满足对南半球探测器的需求,该探测器将允许对入射波进行更好的三角测量,有助于将世界上的所有探测器变成单个全向望远镜,能够监测并精确定位宇宙中每个黑洞的诞生。如果运气好的话,....

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