МОСКВА, 16 июн – РИА Новости. Использование так называемого "сжатого света" поможет увеличить чувствительность гравитационной обсерватории LIGO и позволит ей обойти фундаментальные ограничения на точность измерений, налагаемые законами квантовой механики, считает профессор МГУ Сергей Вятчанин, участник коллаборации LIGO.
"Нулевые флуктуации вакуума, которые порождают шумы на LIGO, можно подавить, если ввести в этот канал так называемый сжатый свет, причем это сжатие должно производиться на низких частотах. Текущие расчеты показывают, что сжатый свет поможет нам снизить уровень помех на 10 децибел, однако пока удается достичь отметки лишь в 3-4 децибел", — пояснил Вятчанин.
В отличие от "обычного" света, который одновременно является электромагнитной волной и потоком частиц-фотонов, сжатый свет представляет собой упорядоченный "набор" фотонов, поведение которого объясняется квантовыми законами. Свет можно "сжать" при помощи нелинейно-оптических кристаллов — в них свет "расщепляется" на связанные пары фотонов, которые постепенно накапливаются внутри кристалла. Через некоторое время количество фотонов достигает критического значения, и они вылетают из кристалла в виде упорядоченного потока.
Принцип неопределенности Гейзенберга — фундаментальный закон квантовой механики — ограничивает точность измерения скорости и положения частиц. Сжатие света позволяет минимизировать эту неточность — принцип неопределенности превращается из неравенства в равенство, то есть сжатый свет позволяет максимально точно измерить один из двух параметров — его амплитуду или фазу.
По словам Вятчанина, источники сжатого света уже используются на LIGO в экспериментальном порядке, однако на текущий момент было достигнуто лишь небольшое улучшение в качестве сигнала. Тем не менее, российский физик уверен, что подобное обновление детектора позволит ему добраться до максимально возможной точности измерений, диктуемой принципом неопределенности, и, возможно, перешагнуть через него, однако сделать это будет не просто.
"Дело в том, что любое сжатие очень чувствительно к потерям, и любые оптические потери "убивают" его. Идет обучение, и если нам удастся получить высокое сжатие и сделать его частотно-зависимым, то тогда мы достигнем этой цели. Судя по публикациям, достичь нашей мечты – 10 децибел – вполне возможно, но это тяжелая инженерная задача", — продолжает ученый.
Как добавил Михаил Городецкий, коллега Вятчанина по коллаборации LIGO, сжатие света уже использовалось в поиске гравитационных волн на "младшем брате" американского LIGO, детекторе GEO600, построенном в германском Ганновере. Он обладает сравнительно низкой чувствительностью, однако благодаря использованию "сжатого света" точность его работы удалось повысить в несколько раз.
"GEO600 является полигоном для новых технологий для LIGO, и там регулярно работают с сжатым светом. Они подготовили "коробки" сжатого света для наших детекторов и на одном из них их работу уже опробовали. Путь к реализации этой идеи относительно короток", — заключает ученый.
