Cercetătorii au descoperit o metodă incredibil de simplă pentru detectarea undelor gravitaționale, pe care este aproape imposibil să crezi.

Un nou abordare pentru detectarea undelor gravitaționale

Cercetătorii de la Universitatea din Stockholm, Nordita și Universitatea din Tübingen au propus o metodă complet diferită de a detecta undele gravitaționale. În loc să măsoară oscilațiile lungimii de undă ale luminii în interferometre kilometraj, planifică să înregistreze schimbarea culorii fotonilor emis de atomi.

De ce este important
* Detectoarele actuale

LIGO, Virgo și KAGRA utilizează oglinzi cu brațe de aproximativ trei kilometri. Prin acest lucru sunt sensibile la undele de înaltă frecvență generate în urma coliziunilor dintre găuri negre mici și stele neutronice.

* Evenimentele de joasă frecvență

Fuziunile găurilor negre supramassive generează unde gravitaționale cu perioade de până la câțiva ani. Pentru a le detecta sunt necesare oglinzi dispuse la sute‑mii de kilometri – acest lucru este posibil doar în spațiu (planuri pentru sfârșitul anului 2030).

* O alternativă compactă

Cercetătorii elvețieni au dezvoltat o teorie care permite crearea unor detectoare portabile pentru astfel de evenimente. Aceasta va simplifica și accelera semnificativ construcția lor.

Cum funcționează noua idee
1. Modulația câmpului cuantic – undele gravitaționale trecătoare modifică ușor faza câmpului electromagnetic din jurul atomilor.

2. Emisia spontană – atomi absorb energie, trec în stări excitate și, după un timp, se întorc la nivelul fundamental, emiind fotoni.

3. Îndepărtarea frecvenței fotonilor – modulația cauzează o mică schimbare a frecvenței (culorii) fotonilor emis. Această schimbare depinde de direcția mișcării fotonilor.

Până în prezent astfel de efecte nu au fost observate, deoarece undele gravitaționale nu influențează intensitatea emisiunii spontane; luminozitatea rămâne constantă. Totuși caracteristicile spectrale ale luminii se modifică în funcție de forța și direcția undelor – acest lucru a fost deja confirmat teoretic.

Implementarea tehnologică
* Ceasuri atomice – noii detectori vor folosi ceasuri atomice suprastabile pe atomi ultraîngheți.

* Durata evenimentelor – astfel de ceasuri pot urmări procese care durează până la câțiva ani, ceea ce este ideal pentru observarea fuziunilor găurilor negre supramassive.

* Avantaje – compacitatea și lansarea mai rapidă comparativ cu interferometrele laser spațiale gigantice.

Pașii următori
Cercetătorii subliniază necesitatea unei analize riguroase a zgomotului, dar primele estimări par promițătoare. Dacă teoria se confirmă, vor apărea dispozitive compacte care deschid o nouă clasă de unde gravitaționale, anterior inaccesibile pentru observație.