นักฟิสิกส์ที่ทำงานเกี่ยวกับหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วง LIGO ในสหรัฐอเมริกาได้แสดงให้เห็นว่าความสัมพันธ์ในระดับควอนตัมสามารถทิ้งรอยไว้บนวัตถุขนาดใหญ่ที่มีน้ำหนักหลายสิบกิโลกรัม ทีมงานได้สำรวจการทำงานร่วมกันระหว่างลำแสงเลเซอร์ของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์กับมวลทดสอบจำนวนมหาศาล ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสัญญาณรบกวนควอนตัมของเครื่องมือสามารถลดลงได้ต่ำกว่า
ขีดจำกัด
ที่แท้จริง นักวิจัยกล่าวว่าสิ่งนี้สามารถเพิ่มอัตราการค้นพบในอนาคตด้วยหอสังเกตการณ์ดังกล่าวคลื่นความโน้มถ่วงคือการรบกวนความเร็วแสงในอวกาศ-เวลา ซึ่งเกิดจากวัตถุขนาดใหญ่ที่เร่งความเร็วที่ไหนสักแห่งในอวกาศ สามารถสังเกตได้โดยการตรวจสอบการแทรกสอดระหว่างลำแสงเลเซอร์สองลำ
ที่ทำมุมฉากกับลำแสงอื่น เนื่องจากเส้นทางของคลื่นผ่านโลกทำให้ลำแสงลำหนึ่งยาวขึ้นเล็กน้อยเมื่อเทียบกับอีกลำหนึ่งความไวของเครื่องมือเหล่านี้ถูกจำกัดโดยหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก ซึ่งกำหนดความไม่แน่นอนรวมขั้นต่ำในตำแหน่งและโมเมนตัมของวัตถุ
เพื่อให้มีความไวเพียงพอในการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงระยะทางที่เกิดขึ้นจากคลื่นความโน้มถ่วงที่ผ่านไป ลำแสงเลเซอร์ของหอดูดาวแต่ละแห่งจะต้องกระดอนหลายครั้งระหว่างกระจกแขวนคู่หนึ่งก่อนที่จะมาบรรจบกันและรบกวนกัน แต่โฟตอนออกแรงกดบนกระจกขณะที่มันสะท้อนออกมา
ทำให้กระจกเบี่ยงเบนและความยาวของเส้นทางเลเซอร์เปลี่ยนไปเล็กน้อย สมาชิกกลุ่ม LIGO จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์กล่าวว่า “ตำแหน่งการวัดแสงยังรบกวนโมเมนตัม ดังนั้นจึงกำหนดขีดจำกัดของไฮเซนเบิร์ก” ขีดจำกัดควอนตัมมาตรฐานในทางปฏิบัติ
ความไวของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์มีค่าต่ำสุดที่กำหนดโดยธรรมชาติที่ไม่ต่อเนื่อง สุ่มของสิ่งนี้และกระบวนการทางกลเชิงควอนตัมอื่นๆ ซึ่งก็คือเวลาที่โฟตอนที่มาถึงเครื่องตรวจจับโฟโตอิเล็กทริก โดยปกติแล้ว สิ่งที่ดีที่สุดที่สามารถทำได้คือการแลกเปลี่ยนระหว่างความไม่แน่นอนของปริมาณทั้งสองนี้
ซึ่งเรียกว่า
ขีดจำกัดควอนตัมมาตรฐาน อย่างไรก็ตาม ขีดจำกัดนั้นในทางทฤษฎีสามารถถูกเอาชนะได้หากมีความสัมพันธ์ระหว่างความไม่แน่นอนเหล่านี้ ซึ่งเรียกว่าเสียงยิงและเสียงแรงดันรังสีควอนตัมงานล่าสุดเป็นข้อพิสูจน์การทดลองชิ้นแรกที่สามารถเอาชนะขีดจำกัดควอนตัมมาตรฐานในหอสังเกตการณ์
คลื่นความโน้มถ่วงได้ การวิจัยดำเนินการ และสมาชิกคนอื่น ๆ ของความร่วมมือ LIGO บนครึ่งหนึ่งของหอดูดาว LIGO ซึ่งเป็นแขนอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ยาว 4 กม. คู่หนึ่งในเมืองลิฟวิงสตัน รัฐลุยเซียนา
เพื่อทำการวัด Yu และเพื่อนร่วมงานใช้อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ในสองโหมดที่แตกต่างกัน
ในทั้งสอง
กรณี แสงเลเซอร์อยู่ภายใต้ความผันผวนของสุญญากาศซึ่งสร้างความไม่แน่นอนในการวัดเฟสและแอมพลิจูด ทำให้เกิดเสียงปืนและสัญญาณรบกวนจากรังสี แต่ในโหมดแรก ความผันผวนของสุญญากาศนั้นเป็นธรรมชาติโดยสิ้นเชิง และโดยเฉลี่ยแล้ว แหล่งกำเนิดเสียงทั้งสองมีขนาดใหญ่พอๆ
กัน ในทางกลับกัน ความผันผวนถูกควบคุมเพื่อให้แหล่งกำเนิดเสียงแหล่งหนึ่งถูกระงับในขณะที่อีกแหล่งหนึ่งขยายตัว ทำให้เกิดสภาวะสุญญากาศที่ “ถูกบีบ” เสียงคลาสสิกนักวิจัยใช้ข้อมูลที่รวบรวมได้ 5 ชั่วโมงในปีที่แล้ว วางแผนความผันแปรของความไม่แน่นอนของการวัดระยะทาง
ของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ในช่วงความถี่ต่างๆ ในสัญญาณเอาต์พุต เพื่ออนุมานควอนตัมนอยส์ทั้งหมดของเครื่องตรวจจับ พวกเขาหักออกจากแหล่งกำเนิดเสียงแบบคลาสสิกที่มีการกระจายนี้ เช่น ความผันผวนของความร้อนในการเคลือบกระจก ซึ่งได้หาปริมาณในการวัดอ้างอิง
จากนั้นจึงเปรียบเทียบข้อมูลผลลัพธ์กับการคาดการณ์แบบจำลอง การรายงานผลลัพธ์กลุ่ม LIGO กล่าวว่างานดังกล่าวถือเป็นก้าวสำคัญสองประการในการวัดควอนตัม มีคนหนึ่งกล่าวว่าสังเกตเห็นโดยตรงว่าสัญญาณรบกวนจากการแผ่รังสีมีส่วนทำให้กระจกของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์เคลื่อนที่
ซึ่งแต่ละกระจกมีน้ำหนัก 40 กก. พวกเขาเขียนสิ่งนี้ บ่งชี้ว่าผลกระทบที่เกิดจากหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก “คงอยู่แม้ในระดับมนุษย์”การค้นพบที่สำคัญประการที่สองของนักวิจัยแสดงให้เห็นว่าเมื่อใช้สถานะสุญญากาศแบบบีบ เสียงควอนตัมที่เกิดขึ้นจะลดลงต่ำกว่าขีดจำกัดมาตรฐาน
ที่ความถี่ประมาณ 30-50 Hz พวกเขากล่าวว่าสิ่งนี้พิสูจน์การมีอยู่ของความสัมพันธ์ทางควอนตัมระหว่างลำแสงเลเซอร์กับกระจก ผลลัพธ์อุณหภูมิห้องในอิตาลี เขียนบทวิจารณ์เพื่อประกอบบทความนี้ ชี้ให้เห็นว่ากลุ่ม LIGO ไม่ใช่กลุ่มแรกที่ลดเสียงควอนตัมต่ำกว่าขีดจำกัดมาตรฐาน
แต่พวกเขาทราบว่างานก่อนหน้านี้ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วง จำเป็นต้องมีสภาวะการแช่แข็งเพื่อลดเสียงรบกวนจากความร้อน พวกเขากล่าวว่าแง่มุมที่น่าประทับใจประการหนึ่งของการวิจัยล่าสุดคือข้อเท็จจริงที่ว่ามันถูกดำเนินการที่อุณหภูมิห้อง
พวกเขาอธิบายว่าความสัมพันธ์เชิงควอนตัมทำให้เกิด “การบีบตัวขึ้นกับความถี่” วิธีนี้จะยับยั้งแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนที่สร้างปัญหาใหญ่ที่สุดในบางพื้นที่ของสเปกตรัม ซึ่งหมายถึงสัญญาณรบกวนเฟสที่สูงกว่า 100 Hz และสัญญาณรบกวนแอมพลิจูดด้านล่าง และพวกเขาเสริมว่าเนื่องจากการบีบนี้จะเพิ่มสัญญาณรบกวนประเภทอื่นในแต่ละภูมิภาคไปพร้อม ๆ กัน หลักการความไม่แน่นอนจึงยังคงอยู่
อย่างไรก็ตาม พวกเขาย้ำว่าการปรับปรุงการตรวจจับบรอดแบนด์นี้ยังไม่บรรลุผล โดยสังเกตว่ากลุ่ม LIGO ได้รับผลลัพธ์จาก “การลบสัญญาณรบกวนแบบคลาสสิกด้วยซอฟต์แวร์” การลดเสียงรบกวนนี้ในทางปฏิบัติจะต้องมีการดำเนินการเพิ่มเติม พวกเขากล่าว
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
