חוקרים מאוניברסיטת סטוקהולם ועמיתיהם מציעים שגלי כבידה משאירים חתימה עדינה בתדירות הפוטונים הנפלטים מאטומים, באופן שעשוי בעתיד לאפשר פיתוח חיישנים קומפקטיים בגודל של מילימטרים.
מחקר תאורטי חדש טוען שגלי כבידה משאירים אולי חתימות עדינות לא בגלאים ענקיים, אלא באור שפולטים אטומים.
גלי כבידה הם רעידות חלשות במרחב-זמן שנוצרות על ידי כמה מהאירועים הכי קיצוניים ביקום, בכללם חורים שחורים מתנגשים.
עד כה, מדענים מצאו אותם על ידי מעקב אחרי שינויים קטנים מעבר לכל דמיון במרחק על פני מכשירים בגודל של קילומטרים. מתקנים כמו LIGO הראו שזה אפשרי, אבל השיטה תלויה בגלאים ענקיים שנבנים כדי לחוש בהפרעות זעירות.
מחקר תאורטי חדש מציג רעיון שונה: גילוי גלי כבידה על ידי צפייה בהשפעה שלהם על האור שפולטים אטומים. הרעיון מתווה שיטה פוטנציאלית, אבל עדיין לא נבדק ניסויית.
איך אטומים יוכלו לגלות גלי כבידה
אטומים מעוררים באופן טבעי חוזרים למצב אנרגיה נמוך יותר על ידי פליטת אור בתדירות ספציפית, תהליך קוונטי שנקרא פליטה ספונטנית. תהליך זה נובע מאינטראקציה עם השדה האלקטרומגנטי הקוונטי.
"גלי כבידה מאפננים את השדה הקוונטי, שמשפיע על הפליטה הספונטנית," אמר יז’י פצ’וש, דוקטורנט באוניברסיטת סטוקהולם. "האפנון הזה יכול להסיט את התדירויות של הפוטונים הנפלטים בהשוואה למצב שבו אין גל."
החוקרים חוזים שהפליטה הזאת תלויה בכיוון. האטומים עדיין יפלטו פוטונים באתו קצב כולל, וזה עוזר להסביר מדוע לא הבחינו בהשפעה עד עכשיו, אבל התדירויות של הפוטונים האלה ישתנו לפי הכיוון שבו הם נפלטים. התבנית הכיוונית הזאת תוכל להכיל מידע על הכיוון והקוטביות של גל הכבידה, ויהיה קל יותר להפריד בין אותות אמיתיים ורעש רקע.
החשיבות של הרעיון
גלי כבידה בתדירות נמוכה הם מוקד עניין מרכזי של מצפי חלל עתידיים. הצוות מציין שמעברים אופטיים צרים המשמשים במערכות של שעונים אטומיים מאפשרים זמני אינטראקציה ארוכים, שעשויים להפוך מערכות של אטומים קרים לפלטפורמה שימושית לבחינת הרעיון הזה.
במילים פשוטות, אטומים פולטים אור כמו צליל מוסיקלי יציב, אך גל כבידה חולף ישנה בעדינות את האופן שבו הצליל הזה נשמע בכיוונים שונים. "הממצאים שלנו עשויים לפתוח דרך לפיתוח חיישני גלי כבידה קומפקטיים, שבהם האנסמבל האטומי הרלוונטי הוא בגודל של מילימטרים,” אמר נבדיפ אריה, פוסט-דוקטורנט באוניברסיטת סטוקהולם. "נדרש ניתוח רעשים מעמיק כדי להעריך את ההיתכנות המעשית, אבל ההערכות הראשוניות שלנו מעודדות".
למאמר המדעי
עוד בנושא באתר הידען:
