Helmholtz Alman Tədqiqat Mərkəzləri Assosiasiyası tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləriQravitasiya dalğasının təsiri altında işığın interferometrik quruluşunun eskizi. Müəllif: B. Schröder/HZDR

İki qara dəlik birləşəndə ​​və ya iki neytron ulduzu toqquşanda cazibə dalğaları yarana bilər. Onlar işıq sürəti ilə yayılır və məkan-zaman daxilində kiçik təhriflərə səbəb olur. Albert Eynşteyn onların mövcudluğunu proqnozlaşdırmışdı və ilk birbaşa eksperimental müşahidə 2015-ci ilə təsadüf edir.

İndi Helmholtz-Zentrum Drezden-Rossendorf (HZDR)-ın nəzəri fizik professor Ralf Şutzold bir addım daha irəli gedir. O, cazibə dalğalarının nəinki müşahidə edilə biləcəyi, hətta manipulyasiya edilə biləcəyi bir təcrübə irəli sürüb. ” Physical Review Letters” jurnalında dərc olunan bu fikir, cazibə qüvvəsinin indiyə qədər yalnız fərziyyə edilən kvant təbiəti haqqında yeni məlumatlar verə bilər.

“Cazibə qüvvəsi işığı da daxil olmaqla hər şeyə təsir edir”, deyə Şutzold bildirir. Və bu qarşılıqlı təsir cazibə dalğaları ilə işıq dalğaları qarşılaşdıqda da baş verir.

Şutzoldun ideyası kiçik enerji paketlərini işıq dalğasından cazibə dalğasına ötürməkdir. Bunu etməklə, işıq dalğasının enerjisi bir qədər azalır və cazibə dalğasının enerjisi eyni miqdarda artır. Bu enerji nəzəri modellərdə postulatlaşdırılmış, lakin hələ sübut olunmamış cazibə qüvvəsinin mübadilə hissəcikləri olan bir və ya bir neçə qravitonun enerjisinə bərabərdir.

Fizik izah edir ki, “Bu, cazibə dalğasını bir az daha güclü edər”. Digər tərəfdən, işıq dalğası eyni miqdarda enerji itirir və bu da işıq dalğasının tezliyində kiçik bir dəyişiklik yaradır.

“Proses əksinə də işləyə bilər”, – deyə Şutzold davam edir. Bu halda, cazibə dalğası işıq dalğasına enerji paketi paylayır. Hər iki təsiri, yəni qravitonların stimullaşdırılmış emissiyasını və udulmasını ölçmək mümkün olmalıdır, baxmayaraq ki, xeyli eksperimental səylə.

Şutzhold belə bir təcrübənin nəhəng ölçülərini hesablamışdır: potensial olaraq, görünən və ya yaxın infraqırmızı spektral diapazondakı lazer impulsları iki güzgü arasında milyon dəfəyə qədər geri və geri əks oluna bilər. Təxminən bir kilometr uzunluğunda bir qurğuda bu, təxminən bir milyon kilometr uzunluğunda optik yol yaradardı. Belə bir böyüklük sırası, işıq və cazibə dalğası qarşılaşdıqda qravitonların udulması və emissiyası nəticəsində yaranan enerji mübadiləsinin istənilən ölçülməsini aparmaq üçün kifayətdir.

Lakin, cazibə dalğası ilə qarşılıqlı təsirdə bir və ya daha çox qravitonun enerjisinin udulması və ya sərbəst buraxılması nəticəsində yaranan işıq dalğasının tezliyindəki dəyişiklik olduqca azdır. Buna baxmayaraq, ağıllı şəkildə qurulmuş interferometrdən istifadə etməklə tezlikdəki bu dəyişiklikləri nümayiş etdirmək mümkün olmalıdır.

Bu prosesdə iki işıq dalğası qravitonları udub-udmamasından və ya yaymasından asılı olaraq tezlikdə fərqli dəyişikliklər yaşayır. Bu qarşılıqlı təsirdən və optik yol uzunluğu boyunca keçdikdən sonra onlar yenidən üst-üstə düşür və interferensiya nümunəsi yaradırlar. Bundan, baş verən tezlik dəyişikliyini və beləliklə, qravitonların ötürülməsini müəyyən etmək mümkündür.

Təcrübə həmçinin cazibə sahəsinin kvant xüsusiyyətlərinə dair məlumat verə bilər

“İlkin ideyadan təcrübəyə qədər bir neçə onilliklər çəkə bilər”, deyə Şutzold bildirir. Lakin bəlkə də bu halda bu, daha tez baş verə bilər, çünki qravitasiya dalğalarını aşkar etməyə həsr olunmuş LIGO Rəsədxanası – Lazer İnterferometr Qravitasiya Dalğası Rəsədxanasının qısaltması – güclü oxşarlıqlar göstərir.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

LIGO təxminən dörd kilometr uzunluğunda iki L formalı vakuum borusundan ibarətdir. Şüa bölücü lazer şüasını detektorun hər iki qoluna bölür. Onlar keçdikcə daxil olan cazibə dalğaları məkan-zaman göstəricilərini minimal dərəcədə təhrif edir və bu da iki qolun ilkin bərabər uzunluğunda bir neçə attometrin (10-18 metr) dəyişməsinə səbəb olur ^. Uzunluqdakı bu kiçik dəyişiklik lazer işığının interferensiya modelini dəyişdirərək aşkar edilə bilən siqnal yaradır.

Şutzholdun ideyasına uyğun hazırlanmış interferometrdə yalnız qravitasiya dalğalarını müşahidə etmək deyil, həm də qravitonların stimullaşdırılmış emissiyası və udulması ilə onları ilk dəfə manipulyasiya etmək mümkün ola bilər. Şutzholdun fikrincə, fotonları dolaşıq , yəni kvant mexaniki olaraq birləşdirilmiş işıq impulsları interferometrin həssaslığını daha da artıra bilər.

“Onda biz hətta cazibə qüvvəsi sahəsinin özünün kvant vəziyyəti haqqında da nəticələr çıxara bilərdik”, – deyə Şutzold bildirir. Bu, fiziklər arasında gərgin müzakirə mövzusu olan hipotetik qravitonun birbaşa sübutu olmasa da, ən azından onun mövcudluğunun güclü göstəricisi olardı.

Axı, əgər işıq dalğaları qravitasiya dalğaları ilə qarşılıqlı təsir göstərərkən proqnozlaşdırılan müdaxilə effektlərini göstərməsəydi, qravitonlara əsaslanan mövcud nəzəriyyə təkzib olunardı. Buna görə də, Şutzholdun qravitasiya dalğalarının manipulyasiyası konsepsiyasının həmkarları arasında böyük maraqla qarşılanması təəccüblü deyil.

Daha çox məlumat: Ralf Schützhold, İşıqla Qravitonların Stimullaşdırılmış Emissiyası və ya Absorbsiyası, Fiziki İcmal Məktubları (2025). DOI: 10.1103/xd97-c6d7

Jurnal məlumatları: Fiziki icmal məktubları 

Helmholtz Alman Tədqiqat Mərkəzləri Assosiasiyası tərəfindən təmin edilir