Tudósok felfedezték a gravitációs hullámok észlelésére egy elképesztően egyszerű módszert, amely szinte hihetetlen.

Új megközelítés a gravitációs hullámok keresésére

A Stockholmi Egyetem, Nordita és a Tübingeni Egyetem tudósai teljesen más módot javasoltak a gravitációs hullámok felfedezésére. Ahelyett, hogy a fény hullámlengte ingadozását mériék kilométeres interferométerekben, színtváltozást terveznek regisztrálni a fotonokban, amelyeket atomok bocsátanak ki.

Miért fontos ez
* A jelenlegi detektorok

LIGO, Virgo és KAGRA háromkilometrés távú tükröket használnak. Ennek köszönhetően érzékenyek a magas frekvenciájú hullámokra, amelyek kis fekete lyukak és neutroncsillagok összeütközésekor keletkeznek.

* Alacsony frekvenciás események

Szuperműanyag fekete lyukak összeolvadása több éves periódusú gravitációs hullámokat generál. Ezek rögzítéséhez olyan tükrökre van szükség, amelyeket százszázalankilómetron távolítanak el – ez csak a 2030-as évek végére lehetséges a űrben.

* Kompakt alternatíva

Svájci tudósok egy olyan elméletet dolgoztak ki, amely lehetővé teszi hordozható detektorok létrehozását ilyen eseményekhez. Ez jelentősen leegyszerűsíti és felgyorsítja a szerkezetüket.

Hogyan működik az új ötlet
1. Kvantummező moduláció – a gravitációs hullámok enyhén megváltoztatják az atomok körül lévő elektromágneses mező fázisát.

2. Összeomlásos kibocsátás – az atomok energiát szívnak fel, excitált állapotba kerülnek, majd idővel visszatérnek a alapállapotba, fotonokat bocsátva ki.

3. Fotonfrekvencia eltolódása – a moduláció kiszámítható frekvenciaváltozást (színváltozást) eredményez a kibocsátott fotonokban. Ez az eltolódás attól függ, hogy milyen irányba mozognak a fotonok.

Eddig ilyen hatások nem voltak rögzítve, mert a gravitációs hullámok nem befolyásolják az összeomlásos kibocsátás intenzitását; a fényerősség változatlan marad. Azonban a spektrális jellemzők megváltoznak a hullám erőssége és iránya szerint – ez már elméletileg megerősítve van.

Technológiai megvalósítás
* Atomórák – az új detektorok szuperstabil atomórákat használnak szuperhűtött atomokon.

* Események hossza – ezek az órák képesek nyomon követni több éves folyamatokat, ami tökéletes a szuperműanyag fekete lyukak összeolvadásának megfigyelésére.

* Előnyök – kompaktum és gyorsabb indítás, mint a hatalmas űri laserinterferométerek.

Következő lépések
A tudósok hangsúlyozzák a zajok alapos elemzésének szükségességét, de az első becslések ígéretesnek tűnnek. Ha az elmélet megerősödik, kompakta eszközök jelennek meg, amelyek új gravitációs hullámosztályt nyitnak meg, amely korábban nem volt megfigyelhető.