นักฟิสิกส์ที่ทำงานในหอดูดาวคลื่นโน้มถ่วง LIGO ในสหรัฐอเมริกาได้แสดงให้เห็นว่าสหสัมพันธ์ระดับควอนตัมสามารถทิ้งรอยไว้บนวัตถุขนาดมหึมาที่มีน้ำหนักหลายสิบกิโลกรัม ทีมงานได้สำรวจการทำงานร่วมกันระหว่างลำแสงเลเซอร์ของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์กับมวลทดสอบขนาดใหญ่ แสดงให้เห็นว่าเสียงควอนตัมของเครื่องมือสามารถลดลงต่ำกว่าขีดจำกัดที่แท้จริง นักวิจัยกล่าวว่าสิ่งนี้สามารถเพิ่มอัตราการค้นพบในอนาคตด้วยหอดูดาวดังกล่าว
คลื่นความโน้มถ่วงเป็นการรบกวนความเร็วแสงในอวกาศ
เวลาที่สร้างขึ้นโดยวัตถุขนาดใหญ่ที่เร่งความเร็วที่ไหนสักแห่งในอวกาศ พวกเขาสามารถสังเกตได้โดยการตรวจสอบการรบกวนระหว่างลำแสงเลเซอร์สองลำที่แพร่กระจายในมุมฉากซึ่งกันและกัน เนื่องจากคลื่นที่เคลื่อนผ่านโลกทำให้เส้นทางของลำแสงหนึ่งยาวขึ้นเล็กน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับอีกลำหนึ่ง
ความไวของเครื่องมือเหล่านี้ถูกจำกัดโดยหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก ซึ่งกำหนดความไม่แน่นอนรวมขั้นต่ำในตำแหน่งและโมเมนตัมของวัตถุ เพื่อให้มีความไวเพียงพอในการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงระยะทางในนาทีที่เกิดจากคลื่นความโน้มถ่วงที่เคลื่อนผ่าน ลำแสงเลเซอร์ของหอดูดาวจะต้องกระดอนหลายครั้งระหว่างกระจกที่แขวนอยู่คู่หนึ่งก่อนที่จะชนกันและรบกวน แต่โฟตอนออกแรงกดบนกระจกขณะที่กระเด็นออกไป ทำให้กระจกเบี่ยงและความยาวเส้นทางเลเซอร์เปลี่ยนแปลงเล็กน้อยมาก “แสงวัดตำแหน่ง แต่ยังรบกวนโมเมนตัม ดังนั้นจึงกำหนดขีดจำกัดของไฮเซนเบิร์ก” Lee McCuller สมาชิกกลุ่ม LIGO จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์กล่าว
ขีดจำกัดควอนตัมมาตรฐานในทางปฏิบัติ ความไว
ของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์มีค่าต่ำสุดซึ่งกำหนดโดยลักษณะสุ่มที่ไม่ต่อเนื่องของสิ่งนี้และกระบวนการทางกลควอนตัมอื่น – เวลามาถึงของโฟตอนที่เครื่องตรวจจับโฟโตอิเล็กทริก โดยปกติ สิ่งที่ดีที่สุดที่สามารถทำได้คือการแลกเปลี่ยนระหว่างความไม่แน่นอนของปริมาณทั้งสองนี้ที่เรียกว่าขีดจำกัดควอนตัมมาตรฐาน อย่างไรก็ตาม ในทางทฤษฎีแล้ว ขีดจำกัดนั้นสามารถเอาชนะได้หากมีความสัมพันธ์ระหว่างความไม่แน่นอนเหล่านี้ ซึ่งเรียกว่าเสียงช็อตและสัญญาณรบกวนแรงดันการแผ่รังสีควอนตัม
งานล่าสุดเป็นหลักฐานการทดลองครั้งแรกว่าขีดจำกัดควอนตัมมาตรฐานสามารถเอาชนะได้ในหอดูดาวคลื่นโน้มถ่วง การวิจัยดำเนินการโดยHaocun Yu , McCuller และสมาชิกคนอื่น ๆ ของความร่วมมือ LIGO ในครึ่งหนึ่งของหอดูดาว LIGO ซึ่งเป็นแขน interferometer ยาว 4 กม. ซึ่งตั้งอยู่ในเมืองลิฟวิงสตัน รัฐลุยเซียนา
ในการทำการวัด Yu และเพื่อนร่วมงานใช้อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ในสองโหมดที่แตกต่างกัน ในทั้งสองกรณี แสงเลเซอร์อาจมีความผันผวนของสุญญากาศซึ่งสร้างความไม่แน่นอนในการวัดเฟสและแอมพลิจูด ทำให้เกิดเสียงช็อตและสัญญาณรบกวนจากการแผ่รังสี แต่ในโหมดแรกความผันผวนของสุญญากาศนั้นเป็นไปตามธรรมชาติทั้งหมด และโดยเฉลี่ยแล้ว แหล่งที่มาของเสียงทั้งสองมีขนาดใหญ่เท่ากัน ในทางตรงกันข้าม ความผันผวนได้รับการจัดการเพื่อให้แหล่งกำเนิดเสียงหนึ่งถูกระงับในขณะที่อีกแหล่งขยายออก ทำให้เกิดสถานะสุญญากาศ “บีบ”
เสียงคลาสสิกนักวิจัยได้ใช้ข้อมูลมูลค่าห้าชั่วโมง
ที่เก็บรวบรวมเมื่อปีที่แล้วได้วางแผนการเปลี่ยนแปลงในความไม่แน่นอนของการวัดระยะทางของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ในช่วงความถี่ในสัญญาณเอาท์พุต ในการอนุมานเสียงควอนตัมทั้งหมดของเครื่องตรวจจับ พวกเขาได้ลบออกจากแหล่งกำเนิดเสียงแบบคลาสสิกนี้ เช่น ความผันผวนของความร้อนในการเคลือบกระจก ซึ่งพวกเขาได้หาปริมาณในการวัดอ้างอิง จากนั้นจึงเปรียบเทียบข้อมูลผลลัพธ์กับการคาดการณ์ของแบบจำลอง
รายงานผลในNatureกลุ่ม LIGO กล่าวว่างานของพวกเขาถือเป็นเหตุการณ์สำคัญสองประการในการวัดควอนตัม หนึ่งกล่าวว่ากำลังสังเกตโดยตรงว่าเสียงกัมมันตภาพรังสีมีส่วนทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระจกของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ ซึ่งแต่ละอันมีน้ำหนัก 40 กก. พวกเขาเขียนสิ่งนี้บ่งชี้ว่าผลกระทบที่เกิดจากหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก “ยังคงอยู่แม้ในระดับมนุษย์”
การค้นพบที่สำคัญประการที่สองของนักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าเมื่อใช้สุญญากาศแบบบีบจะระบุว่าเสียงควอนตัมที่เกิดขึ้นจะลดลงต่ำกว่าขีดจำกัดมาตรฐานที่ความถี่ประมาณ 30-50 Hz พวกเขากล่าวว่าสิ่งนี้พิสูจน์การมีอยู่ของสหสัมพันธ์ควอนตัมระหว่างลำแสงเลเซอร์กับกระจก
ผลอุณหภูมิห้องValeria Sequinoจาก University of Naples และMateusz Bawaj จาก University of Perugia ในอิตาลี เขียนบทวิจารณ์ประกอบบทความชี้ให้เห็นว่ากลุ่ม LIGO ไม่ใช่กลุ่มแรกที่ลดสัญญาณรบกวนควอนตัมให้ต่ำกว่าขีดจำกัดมาตรฐาน แต่พวกเขาสังเกตเห็นว่างานก่อนหน้านี้มากซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับหอสังเกตการณ์คลื่นโน้มถ่วงจำเป็นต้องมีสภาวะการแช่แข็งเพื่อลดสัญญาณรบกวนจากความร้อน พวกเขากล่าวว่าแง่มุมที่น่าประทับใจอย่างหนึ่งของการวิจัยล่าสุดคือข้อเท็จจริงที่ดำเนินการที่อุณหภูมิห้อง
จับแรงโน้มถ่วงกลิ้งโดSequino และ Bawaj ยังชี้ให้เห็นว่า LIGO และหอดูดาวราศีกันย์ในอิตาลีได้ใช้สถานะสุญญากาศแบบบีบเพื่อเพิ่มความไวของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ที่ความถี่สูง แต่ในอีเมลที่ส่งถึงPhysics Worldพวกเขาอธิบายว่าสหสัมพันธ์ควอนตัมทำให้เกิด “การบีบที่ขึ้นกับความถี่” การดำเนินการนี้จะระงับแหล่งกำเนิดเสียงที่สร้างปัญหาใหญ่ที่สุดในพื้นที่หนึ่งของสเปกตรัม ซึ่งหมายถึงสัญญาณรบกวนในเฟสที่สูงกว่า 100 Hz และสัญญาณรบกวนจากแอมพลิจูดที่ต่ำกว่า และพวกเขาเสริมว่าเนื่องจากการบีบนี้พร้อมกันช่วยเพิ่มเสียงประเภทอื่นในแต่ละภูมิภาค หลักการความไม่แน่นอนยังคงเหมือนเดิม
อย่างไรก็ตาม พวกเขาเน้นว่าการปรับปรุงการตรวจจับบรอดแบนด์ยังไม่บรรลุผล โดยสังเกตว่ากลุ่ม LIGO ได้ผลลัพธ์มาจาก “การลบซอฟต์แวร์ของเสียงรบกวนแบบคลาสสิก” การลดเสียงรบกวนนี้ในทางปฏิบัติจะต้องดำเนินการเพิ่มเติม
Credit : csopartnersforchange.org developerhc.com drugfreeasperger.com edgenericviagra.com embracingeveryday.net
