Mokslininkai pateikė netikėtą būdą gravitacinių bangų aptikimui – stebint, kaip šios bangos keičia atomų išskiriamą šviesą. Nors šis požiūris dar nebuvo išbandytas eksperimentiniu būdu, jis gali atverti naujas galimybes ultra-kompaktiniams detektoriams, naudojantiems šaltų atomų sistemas.
Gravitacinių bangų poveikis atomų šviesai
Gravitacinės bangos yra nedideli svyravimai erdvėje ir laike, kuriuos sukelia galingi kosminiai įvykiai, pavyzdžiui, juodųjų skylių susidūrimai. Iki šiol mokslininkai jas aptikdavo matuodami itin mažus atstumų pokyčius, naudodami didžiulius instrumentus, kurių ilgis siekia kilometrus. Tačiau, naujame teoriniame tyrime, kuris buvo priimtas spausdinimui žurnale „Physical Review Letters“, mokslininkai siūlo visiškai kitokią strategiją. Stokholmo universiteto, Norditos ir Tübingeno universiteto tyrėjai siūlo pažvelgti, kaip gravitacinės bangos subtiliai keičia iš atomų išskiriamą šviesą.
Subtilūs pokyčiai
Pasak Jerzy Paczoso, Stokholmo universiteto doktorantūros studijų studento, gravitacinės bangos moduliuoja kvantinį lauką, kas savo ruožtu veikia spontaninę emisiją. „Šis moduliavimas gali pakeisti išskiriamų fotonų dažnius, palyginti su atveju, kai bangų nėra“, – teigia jis.
Mokslininkai pažymi, kad gravitacinės bangos nepakeis, kaip dažnai atomai išskiria šviesą. Vietoj to, jos subtiliai pakeis išskiriamų fotonų dažnius, priklausomai nuo kelionės krypties. Kadangi bendras šviesos išskyrimo dažnis išlieka tas pats, šis poveikis iki šiol buvo nepastebėtas.
Informacija iš šviesos spektro
Tokiu būdu gautas šviesos spektras atskleis aiškų krypties modelį, kuris galėtų suteikti informaciją apie gravitacinių bangų kryptį ir poliarizaciją, taip padedant atskirti tikrus signalus nuo fono triukšmo.
Šaltų atomų sistemos
Aptikti žemos dažnio gravitacines bangas yra svarbus tikslas ateities kosmoso misijoms. Tyrėjai pabrėžia, kad sistemoms, paremtoms atomų laikrodžiais, kurie remiasi labai tiksliais optiniais perėjimais, gali būti ypač naudinga. Tokios sistemos leidžia ilgas sąveikos trukmes, todėl šaltų atomų nustatymo metodai yra stiprus kandidatas šiai idėjai išbandyti.
Alternatyva dideliems instrumentams
Tyrėjai atomus lygina su pastoviu muzikiniu tonu, kuris paprastai skamba vienodai visomis kryptimis. Tačiau praeinančios gravitacinės bangos subtiliai pakeistų, kaip tas tonas skamba, priklausomai nuo krypties. „Mūsų atradimai gali atverti kelią kompaktiniams gravitacinių bangų jutikliams, kurių atitinkamas atomų ansamblis būtų milimetrų masto“, – teigia Navdeep Arya, Stokholmo universiteto doktorantas. „Išsami triukšmo analizė yra būtina, kad įvertintume praktinį įgyvendinamumą, tačiau mūsų pirmieji vertinimai yra žadantys.“
Jei ši idėja bus patvirtinta, ji galėtų sukurti daug mažesnius ir prieinamesnius detektorius, leidžiančius stebėti kai kuriuos dramatiškiausius visatos įvykius.
