Müasir fizikada ən dərin açıq suallardan biri belədir: “Qravitasiya kvantıdırmı?” Digər əsas qüvvələr – elektromaqnit, zəif və güclü – hamısı uğurla təsvir edilmişdir, lakin cazibənin tam və ardıcıl kvant nəzəriyyəsi hələ mövcud deyil.

“Nəzəri fiziklər cazibə qüvvəsinin mahiyyətcə klassik olmasından tutmuş tam kvant olmasına qədər bir çox mümkün ssenarilər təklif etdilər , lakin müzakirə həll olunmamış qalır, çünki biz heç vaxt cazibə qüvvəsinin kvant təbiətini laboratoriyada sınamaq üçün aydın bir üsula malik olmamışıq”, – Ph.D Dongchel Shin deyir. MIT Maşın Mühəndisliyi Departamentində (MechE) namizəd.

“Buna cavab vermənin açarı cazibə qüvvəsini hiss edəcək qədər kütləli, lakin cazibə qüvvəsinin onlarla necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu aşkar etmək üçün kifayət qədər səssiz – kifayət qədər kvant olan mexaniki sistemlərin hazırlanmasındadır.”

Həm də MathWorks Fellow olan Şin fundamental fizikanı araşdıran kvant və dəqiq metrologiya platformalarını tədqiq edir və gələcək sənaye texnologiyasına yol açmaq üçün nəzərdə tutulub. O, santimetr uzunluğundakı burulma osilatorunun lazerlə soyudulmasını nümayiş etdirən yeni məqalənin aparıcı müəllifidir . Bu yaxınlarda Optica jurnalında “Santimetr miqyaslı burulma osilatorunun aktiv lazerlə soyudulması” adlı açıq girişli kağız dərc olunub .

Lazerlər 1980-ci illərdən atom qazlarını soyutmaq üçün müntəzəm olaraq istifadə olunur və 2010-cu ildən bəri nanoölçülü mexaniki osilatorların xətti hərəkətində istifadə olunur. Yeni məqalə ilk dəfə olaraq bu texnikanın bu sistemlərdən istifadə edərək cazibə qüvvəsini öyrənmək üçün dünya miqyasında aparılan səylərin açarı olan burulma osilatorlarına şamil edildiyini təqdim edir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1751428779&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1747903684&rafmt=1&armr=3&format=540×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-05-gravity-quantum-laser-cooling-torsional.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM2LjAuNzEwMy4xMTQiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzYuMC43MTAzLjExNCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNi4wLjcxMDMuMTE0Il0sWyJOb3QuQS9CcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1747903680814&bpp=1&bdt=66&idt=263&shv=r20250520&mjsv=m202505210101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1747903552%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1747903552%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D1b1b09cf233e1b4b%3AT%3D1735548424%3ART%3D1747903552%3AS%3DAA-AfjZKostxhmsFX2YCqOZbTGHa&prev_fmts=0x0%2C336x280&nras=1&correlator=4685624431911&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=1994&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=31092192%2C95353387%2C95360609%2C95360813%2C31092612%2C95360953&oid=2&psts=AOrYGslB6rsE2K5_BeHuPeveOel-fOoRYEK8rWy6C1K30dqCmjSoOrLQrhLMrrcWQ623EmNbtZMc6NXs0kP4wQ&pvsid=2466666195073544&tmod=1012410555&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=3442

“Burulma sarkaçları [Henri] Cavendişin 1798-ci ildə etdiyi məşhur təcrübədən sonra cazibə tədqiqatı üçün klassik alətlər olub. Onlar Nyutonun cazibə sabiti G-ni ölçmək, tərs kvadrat qanununu yoxlamaq və yeni qravitasiya hadisələrini axtarmaq üçün istifadə olunub”, – Shin izah edir.

Atomlardan demək olar ki, bütün istilik hərəkətini aradan qaldırmaq üçün lazerlərdən istifadə edərək, son onilliklərdə elm adamları mikro və nanokelvin temperaturlarında ultra soyuq atom qazları yaratdılar. Bu sistemlər indi dünyanın ən dəqiq saatlarını – optik şəbəkəli saatları – kainatın yaşı ərzində bir saniyədən az qazanacaq və ya itirəcək qədər yüksək vaxt ölçmə dəqiqliyi ilə gücləndirir.

“Tarixən bu iki texnologiya ayrı-ayrılıqda inkişaf etmişdir – biri qravitasiya fizikasında, digəri atom və optik fizikada”, – Şin deyir. “Bizim işimizdə biz onları bir araya gətiririk. İlkin olaraq atomlar üçün hazırlanmış lazer soyutma üsullarını santimetr miqyaslı burulma osilatoruna tətbiq etməklə biz klassik və kvant dünyaları arasında körpü yaratmağa çalışırıq. Bu hibrid platforma yeni təcrübələr sinfinə imkan verir – nəhayət, cazibə qüvvəsinin kvant nəzəriyyəsi ilə təsvir edilməsinin lazım olub-olmadığını yoxlamağa imkan verən sınaqlar.”

Yeni sənəddə santimetr miqyaslı burulma osilatorunun aynalı optik qolu istifadə edərək otaq temperaturundan 10 millikelvin (kelvinin 1/1000-i) temperaturuna qədər lazerlə soyudulması nümayiş etdirilir.

“Optik qolu sadə, lakin güclü ölçmə texnikasıdır: Siz lazeri güzgüyə işıqlandırırsınız və hətta güzgünün kiçik əyilməsi əks olunan şüanın detektorda nəzərəçarpacaq dərəcədə yerdəyişməsinə səbəb olur. Bu, kiçik bucaq hərəkətlərini asanlıqla ölçülə bilən siqnallara qədər böyüdür”, – Shin izah edir ki, əsas sadə olsa da, komanda təcrübədə çətinliklərlə üzləşib.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklər əldə edin .Abunə ol

“Lazer şüasının özü hava cərəyanları, vibrasiyalar və ya optikadakı qüsurlar səbəbindən bir qədər titrəyə bilər. Bu titrəmələr yanlış olaraq güzgünün hərəkəti kimi görünə bilər və bizim həqiqi fiziki siqnalları ölçmək qabiliyyətimizi məhdudlaşdıra bilər.”

Bunun öhdəsindən gəlmək üçün komanda arzuolunmaz titrəməni aradan qaldırmaq üçün lazer şüasının ikinci, güzgü versiyasından istifadə edən aynalı optik qolu yanaşmasından istifadə etdi.

Şin deyir: “Bir şüa burulma osilatoru ilə qarşılıqlı əlaqədə olur, digəri isə osilatorun hərəkətini qəbul etmədən istənilən titrəməni əks etdirərək künc kub güzgüsündən əks olunur”. “İki şüa detektorda birləşdirildikdə, osilatordan gələn real siqnal qorunur və [lazer titrəyişindən] yanlış hərəkət ləğv edilir.”

Bu yanaşma səs-küyü min dəfə azaltdı ki, bu da tədqiqatçılara hərəkəti həddindən artıq dəqiqliklə, osilatorun öz kvant sıfır nöqtəli dalğalanmalarından təxminən 10 dəfə yaxşı aşkar etməyə imkan verdi. “Bu həssaslıq səviyyəsi lazer işığından istifadə edərək sistemi cəmi 10 milli-kelvinə qədər soyutmağa imkan verdi” dedi Shin.

Şin deyir ki, bu iş yalnız başlanğıcdır. “Biz osilatorun sıfır nöqtəli hərəkətindən aşağıda kvant məhdud dəqiqliyinə nail olsaq da, faktiki kvant əsas vəziyyətinə çatmaq bizim növbəti məqsədimiz olaraq qalır” deyir.

“Bunun üçün biz optik qarşılıqlı əlaqəni daha da gücləndirməliyik – bucaq siqnallarını gücləndirən optik boşluqdan və ya optik tutma strategiyalarından istifadə etməklə. Bu təkmilləşdirmələr iki belə osilatorun yalnız cazibə qüvvəsi vasitəsilə qarşılıqlı əlaqədə olduğu təcrübələrə qapı aça bilər ki, bu da bizə cazibə qüvvəsinin kvant olub-olmadığını birbaşa yoxlamağa imkan verir”.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1751428779&adf=1092384543&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1747903716&rafmt=1&armr=3&format=540×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-05-gravity-quantum-laser-cooling-torsional.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM2LjAuNzEwMy4xMTQiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzYuMC43MTAzLjExNCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNi4wLjcxMDMuMTE0Il0sWyJOb3QuQS9CcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1747903680815&bpp=1&bdt=67&idt=349&shv=r20250520&mjsv=m202505210101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1747903552%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1747903552%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D1b1b09cf233e1b4b%3AT%3D1735548424%3ART%3D1747903552%3AS%3DAA-AfjZKostxhmsFX2YCqOZbTGHa&prev_fmts=0x0%2C336x280%2C540x280%2C336x280&nras=1&correlator=4685624431911&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=4487&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=1591&eid=31092192%2C95353387%2C95360609%2C95360813%2C31092612%2C95360953&oid=2&psts=AOrYGslB6rsE2K5_BeHuPeveOel-fOoRYEK8rWy6C1K30dqCmjSoOrLQrhLMrrcWQ623EmNbtZMc6NXs0kP4wQ%2CAOrYGsmSpfsd9kM91bmnfODRBT0wKWv266VsTSlijLRLE1fn-70hMEmTeKe2GGa2Qrbiy71h9I438QEYSD8wJ4g79SwJ-PjQ%2CAOrYGsnJDPcblm2brJYMouTRNcDAtiavDNx3K_rd8KcGvlsUlR0DxgedgfwrrtvgGOyR8M2HDBfP4roeIP6AWc0VtTzkKOfQ&pvsid=2466666195073544&tmod=1012410555&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=35810

Maşınqayırma fakültəsindən məqalənin digər müəllifləri arasında maşınqayırma fakültəsinin dosenti və 1957-ci il üzrə karyera inkişafı üzrə professor Vivişek Sudhir və Ph.D. namizəd Dylan Fafe. Əlavə müəlliflər Yuta Universitetinin Elektrik və Kompüter Mühəndisliyi Departamentindən Tina Heyward və Rajesh Menondur. Şin və Fayf Sudhirin laboratoriyasının, Kvant və Dəqiq Ölçmə Qrupunun üzvləridir.

Şin deyir ki, bu iş vasitəsilə qiymətləndirdiyi bir şey komandanın öhdəsindən gəldiyi çətinliyin genişliyidir. “Cazibə qüvvəsinin kvant aspektlərini eksperimental olaraq öyrənmək təkcə fizikanın – nisbilik, kvant mexanikasının dərindən başa düşülməsini tələb etmir, həm də sistem dizaynı, nanofabrikasiya, optika, idarəetmə və elektronika sahəsində praktiki təcrübə tələb edir” deyir.

“Fiziki sistemlərin həm nəzəri, həm də praktiki aspektlərini əhatə edən maşınqayırma sahəsində təcrübəyə malik olmaq mənə bu müxtəlif sahələrdə hərəkət etmək və mənalı töhfə vermək üçün düzgün perspektiv verdi” dedi Shin. “Bu geniş təlimin elmdəki ən fundamental suallardan birinin həllinə necə kömək edə biləcəyini görmək inanılmaz dərəcədə faydalı oldu.”

Ətraflı məlumat: Dong-Chel Shin et al, Santimetr miqyaslı burulma osilatorunun aktiv lazerlə soyudulması, Optica (2025). DOI: 10.1364/OPTICA.548098

Jurnal məlumatı: Optica 

Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir