Fyysikot ovat kuvanneet kvanttimelun LIGO-laboratoriossa - mitä sinun täytyy tietää?

LIGO-projektin tutkijat ovat osoittaneetkuinka instrumenttien erittäin hienosäätö antaa niiden työntää fysiikan peruslakien rajoja. Laserinterferometrinen gravitaatioaaltojen observatorio (LIGO) havaitsee gravitaatioaallot, jotka johtuvat maailmankaikkeuden katastrofeista, kuten neutronitähteiden ja mustien reikien sulautumisesta. Nämä avaruus-ajan vaihtelut antavat tutkijoille mahdollisuuden havaita painovoimavaikutuksia äärimmäisissä olosuhteissa ja tutkia peruskysymyksiä universumista ja sen historiasta. Tutkijat ovat viime aikoina rekisteröineet massiivisen esineen - ilmaisinpeilin - liikkeen kvanttehosteiden vaikutuksesta. Mutta mitä tämä tarkoittaa?

LIGO VIRGO -laboratoriot ovat löytäneet painovoima-aaltoja

Mikä on kvanttimelu?

Fyysikot ovat viime aikoina pystyneet mittaamaan valtavan siirtymänLIGO-ilmaisimen peilit, painavat jopa 40 kilogrammaa. Muista, että kansainväliseen LIGO-tutkimusryhmään kuuluu noin 40 tutkimuslaitosta ja yli 600 tutkijaa työskentelee detektorista ja muista observatorioista peräisin olevan tiedon analysoinnissa. LIGO: n päätehtävänä on havaita ja rekisteröidä kosmisen alkuperän gravitaatioaallot, jotka Albert Einstein ennusti ensimmäisen kerran suhteellisuusteoriassa (GR) vuonna 1916.

LIGOn 40 kilogramman peilit voivat liikkua vastauksena pieniin kutsutuihin kvanttehosteisiin kvanttimelu. Fysiikassa kvantikohina viittaafyysisen määrän epävarmuus, joka johtuu sen kvanttisesta alkuperästä. Yleensä kvanttimelu on yksi kvanttien peruslakeista: Heisenbergin epävarmuusperiaate, jonka mukaan joillakin fysikaalisilla suureilla ei voi olla samanaikaisesti ehdottomasti tarkkoja arvoja.

LIGO-instrumenttien ja -laitteiden parantaminen tulevaisuudessa paljastaa monia maailmankaikkeuden salaisuuksia

Lue vielä mielenkiintoisempia artikkeleita siitä, kuinka maailmankaikkeus on järjestetty ympärillemme kanavallamme Yandex.Zen-sivustolta. Tilauksen avulla voit lukea artikkeleita, joita ei ole sivustolla.

Yksinkertaisesti sanottuna, joitain määriäsitä on mahdotonta mitata, koska fyysiset lait eivät salli sitä. Käytännössä tämä tarkoittaa, että minkä tahansa mittauslaitteen tiedoissa on kvanttikohina, joka on niin pieni, että se katoaa voimakkaammasta kohinasta, eikä sitä silti voida poistaa. Fyysikot kuitenkin pystyivät mittaamaan LIGO-ilmaisimen 40 kilogramman peilin pienen siirtymän. Jotta ymmärrät paremmin mitä tapahtuu, kuvittele, että tallennettu muutos on useita kertoja pienempi kuin vetyatomi. Mutta miksi tämä kiinteä "kvanttivapina" on tärkeä modernille tiedelle?

Kuinka LIGO toimii?

Heisenbergin epävarmuusperiaatteen jälkeentoteaa, että fysikaalisten suureiden paria ei voida mitata absoluuttisella tarkkuudella, epävarmuutta voidaan kuitenkin pienentää yhdessä niistä, kun taas toisessa suurenemaan. Juuri mitä fyysikot tekivät tutkimuksen aikana - he vähensivät kvanttimelua ja tarkistivat, muuttuiko kaikkien lähteiden kokonaismelu ja jos, niin miten. Tätä varten he käyttivät erityistä laitetta, jolla he pystyivät mittaamaan kvanttimelun vaikutuksen LIGO-peilien siirtymiseen.

Tämä on mielenkiintoista: Viisi tosiasiaa opimme, jos LIGO havaitsee neutronitähtien sulautumisen

Muista, että LIGO-ilmaisimien ytimessä on kilometrimittakaavoiset laserinterferometrit, jotka mittaa etäisyys 40 kg riippuvien peilien välillä kaikkien aikojen parhaalla mahdollisella tarkkuudella. LIGO: n ennennäkemätön herkkyystaso saavutetaan huipputeknologialla, jota tarvitaan ilmaisimien tärinän ja lämpökohinan vaimentamiseksi. Kvanttimekaniikka tulee näille herkkyystasoille: tutkijat käyttivät valon painetta peileihin ja fotonien lukumäärää lasersäteessä. Peilien sijainti on tässä tärkeä, koska vain ensimmäinen kahdesta suuresta vaikuttaa niihin.

LIGO-hanketta ehdottivat vuonna 1992 Kip Thorne, Kalifornian teknillisen instituutin Ronald Drever ja Massachusettsin teknillisen korkeakoulun instituutti Rainer Weiss.

On tärkeää ymmärtää, että kvanttimekaniikan lait ovat nykyaikaisen tekniikan ytimessä, mukaan lukien tietokoneet, älypuhelimet ja kaikki sähkölaitteet. Tiedämme, että kvanttilakit toimivat.

Siksi tutkijat pystyivät todistamaan sen LIGO-kvanttomelu on epävarmuus valon paineessa. Kaikki yllä oleva tarkoittaa, että LIGO-testikohteen fyysikot pystyivät katsomaan ns vakio kvanttiraja - raja, kun mittauksissa käytetään vain luonnollisia kvanttiloja.

Kokeessa käytettiin ei-klassista"Puristettu valo", joka vähentää kvanttivaihteluita laserkentässä. Vain muutama vuosi sitten tämäntyyppinen kvantti käyttäytyminen olisi ollut liian heikko havaittavissa. Mutta uudet mittaustekniikat ajavat fysiikan näkymiä, ja tulevat parannukset ja instrumentin päivitykset johtavat nykyisten instrumenttien herkkyyden paranemiseen. Tämä tarkoittaa, että pystymme tulevaisuudessa luomaan gravitaatioaaltoteknologioita, jotka mahdollistavat yksityiskohtaisemman tunkeutumisen avaruusaikaan ja paljastavat maailmankaikkeuden huimaa salaisuuksia. Joten sarja kiehtovia tieteellisiä löytöjä odottaa sinua ja minua.