🌌 Один из самых сложных открытых вопросов современной физики: «Является ли гравитация квантовой?» Все остальные фундаментальные силы (электромагнитная, слабая и сильная) успешно описаны, но полноценной квантовой теории гравитации до сих пор не существует!
«Теоретики предлагают разные сценарии — от классической природы гравитации до полностью квантовой, но споры не утихают, ведь мы пока не имеем способа проверить её квантовость в лаборатории», — объясняет Донгчел Шин, аспирант MIT, изучающий квантовые системы. 🔬
🔑 Ключ к разгадке — создание механических систем, которые достаточно массивны, чтобы взаимодействовать с гравитацией, но при этом достаточно «тихи» для квантовых измерений!
В новой работе Шин и его команда впервые применили лазерное охлаждение к торсионному осциллятору длиной в сантиметр, снизив его температуру с комнатной до 10 милликельвинов! ❄️ Статья опубликована в журнале Optica.
🕰️ «Торсионные маятники используются в гравитационных экспериментах со времён Кавендиша (1798 г.). Теперь мы объединили эти классические инструменты с лазерными технологиями, чтобы перекинуть мост между квантовым и классическим мирами», — говорит Шин.
⚡ Как это работает?
1. Оптический рычаг — лазерный луч регистрирует малейшие колебания зеркала осциллятора.
2. Коррекция шумов — второй зеркальный луч нейтрализует вибрации от лазера, уменьшая помехи в 1000 раз!
3. Точность — удалось зафиксировать движения, в 10 раз меньшие, чем квантовые флуктуации системы!
🚀 Что дальше?
— Достижение квантового основного состояния осциллятора.
— Создание эксперимента, где два осциллятора взаимодействуют только через гравитацию, чтобы проверить её квантовую природу!
🔧 Шин подчеркивает: «Работа требует знаний в физике, нанотехнологиях, электронике и оптике. Моё инженерное образование помогло объединить эти области для решения фундаментальных задач».
Исследование поддерживает MIT и Университет Юты. Подробнее — в [Optica](https://opga.optica.org/abstract.cfm?URI=optica-12-4-473).
Материал подготовлен на основе статьи MIT News.