เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง LIGO ได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง แต่ยังพิสูจน์ได้ว่าเป็นห้องทดลองที่ยอดเยี่ยมสำหรับการก้าวข้ามขีดจำกัดของฟิสิกส์ควอนตัม ตอนนี้ทีมนักวิจัยนานาชาติได้ทำให้กระจกบานใหญ่ของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์เย็นลงใกล้กับสถานะพื้นดินควอนตัม นักวิจัยหวังว่าจะเปิดหน้าต่างใหม่เกี่ยวกับผลกระทบที่เป็นไปได้ของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อกลศาสตร์ควอนตัมด้วยการ
ทำให้วัตถุเย็นลงจนรู้สึกได้ถึงแรงโน้มถ่วงที่ตรวจจับได้
งานนี้อาจนำไปสู่การปรับปรุงความไวของ LIGO ต่อคลื่นโน้มถ่วงในอนาคตหอสังเกตการณ์ LIGO สองแห่ง (แห่งหนึ่งในหลุยเซียน่าและอีกแห่งหนึ่งในรัฐวอชิงตัน) มีชื่อเสียงในด้านการเป็นผู้บุกเบิกการตรวจจับคลื่นโน้มถ่วง ในปี 2015 ภายในไม่กี่วันหลังจากเปิดเครื่อง พวกเขาเห็นสัญญาณจากการรวมหลุมดำคู่หนึ่งเข้าด้วยกัน ตั้งแต่นั้นมา LIGO ได้ตรวจพบการรวมตัวของหลุมดำและกิจกรรมอื่น ๆ และได้เข้าร่วมในการค้นหาโดยเครื่องมือที่คล้ายกันในอิตาลีและญี่ปุ่น
เครื่องตรวจจับ LIGO แต่ละเครื่องเป็นเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ที่มีแขนยาว 4 กม. คลื่นความโน้มถ่วงเป็นระลอกคลื่นในอวกาศ เวลาที่เปลี่ยนความยาวเส้นทางสัมพัทธ์ในแขนของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ ทำให้เกิดสัญญาณออปติคัลขนาดเล็ก อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ต้องมีสัญญาณรบกวนต่ำอย่างเหลือเชื่อเพื่อดูสัญญาณเหล่านี้ ซึ่งทำให้พวกมันเป็นสถานที่ที่เหมาะสำหรับการศึกษาฟิสิกส์ควอนตัมในระดับมหภาค
กิโลกรัมแทนนาโนกรัม
ที่อื่น หลายกลุ่มได้ตีพิมพ์งานที่อธิบายการระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ของออสซิลเลเตอร์ขนาดมหึมากับสถานะพื้นดินที่เคลื่อนที่ได้ แต่สิ่งเหล่านี้เกี่ยวข้องกับวัตถุที่ติดอยู่บนมาตราส่วนนาโนแกรมหรือพิโกแกรม ในงานล่าสุดที่ LIGO นี้ นักวิจัยได้ศึกษาวัตถุคอมโพสิตที่ประกอบด้วยกระจก 40 กก. ของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์สี่ตัว ซึ่งทำงานร่วมกันเป็นออสซิลเลเตอร์ที่มีมวล 10 กก.
การระบายความร้อนด้วยเลเซอร์จะไม่ทำงานสำหรับกระจกของ LIGO เนื่องจากพลังงานแสงขนาดใหญ่ที่จำเป็นในการดักจับวัตถุขนาดใหญ่ดังกล่าวจะทำให้เกิดความร้อนขึ้น นอกจากนี้ความถี่เรโซแนนท์ต่ำของกระจกจะทำให้การระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ไม่มีประสิทธิภาพ
ในระหว่างที่สมาชิก LIGO Evan Hallแห่งสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ในสหรัฐอเมริกาอธิบายว่าเป็น “เวลาพิเศษกับเครื่องมือเมื่อ LIGO เปิดอยู่แต่ไม่ได้รับข้อมูลอย่างแข็งขัน” นักวิจัยได้ใช้โปรโตคอลการระบายความร้อนย้อนกลับ พวกเขาวัดการกระจัดของกระจกจากแหล่งกำเนิดต่างๆ เช่น ความดันการแผ่รังสีจากเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ ก่อนคำนวณแรงที่แน่นอนที่จำเป็นในการระงับการสั่นเหล่านี้ แรงนี้ถูกนำไปใช้กับเส้นใยซิลิกาเพื่อให้กระจกเกือบจะนิ่งสนิท
สอดคล้องกับไฮเซนเบิร์กเนื่องจากแรงดันการแผ่รังสีประกอบด้วยการหดตัวจากกระแสโฟตอน การใช้การป้อนกลับแบบแอคทีฟเพื่อยกเลิกการหดตัวนี้อาจดูเหมือนละเมิดหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก ซึ่งห้ามไม่ให้ทราบทั้งตำแหน่งและโมเมนตัมของอนุภาคพร้อมกัน “ไม่ใช่สิ่งที่นักฟิสิกส์เคยเชื่อว่าเป็นไปได้เมื่อ 20 ปีที่แล้ว” Vivishek Sudhir เพื่อนร่วมงาน MIT ของ Hall อธิบาย
กุญแจสู่ความสำเร็จในการทดลองคือนักวิจัย
สามารถคำนวณแรงจากโฟตอนที่กำหนดโดยการวัดเฟสของมันที่กระทบ: “คุณมีบันทึกที่สมบูรณ์ของการรบกวนทั้งหมดที่เกิดขึ้นบนกระจก และ ณ จุดนั้นไม่มีอะไรป้องกันคุณจาก โดยใช้ข้อเสนอแนะเพื่อระงับการเคลื่อนไหวของกระจกทั้งหมด” Sudhir กล่าว สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยสามารถทำให้กระจกเย็นลงจากอุณหภูมิห้องเป็น 77 nK ซึ่งเกือบจะอยู่ที่สถานะพื้นควอนตัมที่เคลื่อนที่ได้
LIGO เผยสหสัมพันธ์ควอนตัมที่ทำงานในกระจกที่มีน้ำหนักหลายสิบกิโลกรัมตอนนี้ทีมต้องการผลักดันไปสู่อุณหภูมิที่เย็นกว่านี้ “ผลที่ห้อยต่ำในการทดลองของเราคือการค้นหาสิ่งที่เราสามารถพูดเกี่ยวกับแหล่งที่มาภายนอกของการแยกตัวที่อาจป้องกันไม่ให้วัตถุขนาดใหญ่มากอยู่ในสถานะควอนตัมบริสุทธิ์” Sudhir กล่าว
นักทฤษฎีบางคนเช่นRoger Penroseได้เสนอกลไกที่สนามโน้มถ่วงนำไปสู่การล่มสลายของสถานะควอนตัม: “วิธีหนึ่งในการทดสอบ [ทฤษฎีการยุบ] คือการมีระบบขนาดใหญ่ที่เตรียมไว้ในสถานะควอนตัมบริสุทธิ์ เผยให้เห็นสนามโน้มถ่วงและ ดูว่ามันจะคลายตัวหรือไม่” Sudhir กล่าว; “ด้วยงานของเรา มันเป็นไปได้ที่จะนึกถึงการทดลองที่คุณมีวัตถุในสถานะควอนตัมที่บริสุทธิ์หรืออย่างน้อยก็สมเหตุสมผล ซึ่งยังคงมีมวลมากพอที่จะตอบสนองต่อแรงโน้มถ่วงได้อย่างประเมินค่าได้”
นอกจากนี้ เขายังกล่าวอีกว่า อาจเป็นไปได้ที่จะเพิ่มความไวของ LIGO ต่อคลื่นความโน้มถ่วง เช่น โดยการวางกระจกในสภาพที่พันกัน “ไม่เป็นไรหรอก แต่คงไม่ใช่เร็วๆ นี้”
“เจ๋งมาก”“ฉันคิดว่ามันเป็น [การทดลอง] ที่เจ๋งมาก” เฮนดริก อุลบริ ช ท์แห่งมหาวิทยาลัยเซาแทมป์ตันแห่งสหราชอาณาจักรกล่าว “กลุ่มบริษัท LIGO ได้ศึกษาระบบนี้จริงๆ เป็นระยะเวลานาน และพวกเขามีความเข้าใจที่ดีเกี่ยวกับระบบการทดลองนี้และวิธีการทำงาน” เขากำลัง “ดิ้นรน” ด้วยแนวคิดที่ว่าระบบจะไวต่อผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงบนกลศาสตร์ควอนตัม: “ถ้าคุณต้องการดูวิวัฒนาการของควอนตัม มันคือการวัดแบบไดนามิก” เขากล่าว “คุณต้องการระบบที่พัฒนาตามกลไกควอนตัม ไม่ใช่ตามผลตอบรับที่คุณทำ”
Markus Aspelmeyerแห่งมหาวิทยาลัยเวียนนา ซึ่งกลุ่มนี้กำลังทดสอบการเบี่ยงเบนจากพฤติกรรมควอนตัมที่คาดไว้ในวัตถุที่มีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ เปิดรับแนวคิดเรื่องพฤติกรรมควอนตัมที่มองเห็นได้เมื่อเปิดการป้อนกลับ “คุณวัดผลระบบอย่างต่อเนื่อง” เขากล่าว “ข้อมูลที่คุณได้รับเมื่อเปรียบเทียบกับแบบจำลองของระบบ แบบจำลองนี้เป็นสมการสุ่มชโรดิงเงอร์” ดังนั้นจึงควรตรวจพบความเบี่ยงเบนจากพฤติกรรมที่ทำนายโดยสมการชโรดิงเงอร์ได้ในทันที เขาสรุปว่า “คงจะเจ๋งมากที่ในที่สุดจะนอนเพื่อพักทฤษฎีการล่มสลายทั้งหมดเหล่านี้” เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง
