แทนที่จะเป็นหอสังเกตการณ์ที่มีความยาวหลายกิโลเมตรในปัจจุบัน เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงในอนาคตอาจมีความยาวเพียงไม่กี่เมตร นั่นคือเป้าหมายของนักฟิสิกส์ในสหราชอาณาจักรและเนเธอร์แลนด์ ผู้ซึ่งได้เสนอการออกแบบเครื่องวัดระดับคลื่นสสารที่จะอาศัยการซ้อนทับของวัตถุขนาดเล็ก เช่น ผลึกเพชร แทนที่จะใช้ลำแสงเลเซอร์ พวกเขากล่าวว่าอุปกรณ์จะไวต่อคลื่นความโน้มถ่วง
ความถี่ต่ำ
และความถี่กลาง คลื่นความโน้มถ่วงถูกสังเกตโดยตรงครั้งแรกในปี 2558 เมื่อหอดูดาว LIGO ในสหรัฐอเมริกาจับการปลดปล่อยจากหลุมดำคู่หนึ่งที่อยู่รวมกัน หลุมดำเหล่านี้ถ่ายทอดระลอกคลื่นเป็นชุดผ่านกาลอวกาศ ซึ่งทำให้แขนตั้งฉากซึ่งประกอบกันเป็นอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ของ LIGO
ได้รับการขยายและหดตัวเป็นชุด การเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ น้อย ๆ เหล่านี้ได้รับการลงทะเบียนเป็นรูปแบบในการรบกวนระหว่างลำแสงเลเซอร์ที่ส่งไปตามแขน อย่างไรก็ตามหอดูดาวที่ใช้เลเซอร์นั้นมีขนาดใหญ่มาก โดยทั่วไปคลื่นความโน้มถ่วงที่ผ่านไปจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของความยาว
เศษส่วนตามลำดับที่ 10 -19หรือน้อยกว่า หมายความว่าแขนของเครื่องตรวจจับต้องยาวหลายกิโลเมตรหากโรงงานจะให้สัญญาณที่สมเหตุสมผลเหนือแหล่งกำเนิดเสียงรบกวนต่างๆ ในกรณีของ LIGO แขนแต่ละข้างยืดออกไปได้ 4 กม. ความยาวคลื่นเล็กน้อยงานล่าสุดเสนอประเภทของหอดูดาว
ที่เล็กกว่ามากโดยอิงจากลำแสงรบกวนของสสารมากกว่าแสง อนุภาคดังกล่าวจะมีมวลประมาณ 10 -17 กก. ซึ่งสอดคล้องกับความยาวคลื่น ที่ 10 -17 ม. ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสงเลเซอร์ที่ใช้ในหอดูดาวที่มีอยู่ประมาณ 100 พันล้านเท่า และสามารถใช้ประโยชน์ได้ในอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์
ที่วัดความยาวเพียง 1 ม. โครงการนี้นำเสนอโ และเพื่อนร่วมงาน ร่วมกับนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยประกอบด้วยอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ และผลึกขนาดนาโนเมตรที่มีสปินฝังตัวอยู่ แม้ว่าคริสตัลหลายประเภทจะสามารถทำงานได้ แต่นักวิจัยแนะนำให้เพชรที่มีการหมุนศูนย์ว่างด้วยไนโตรเจน
ซึ่งเป็น
ระบบที่ใช้สร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบสปิน-คิวบิตอยู่แล้ว อุปกรณ์ดังกล่าวยังไม่ได้สร้างขึ้น แต่จะเกี่ยวข้องกับการดักจับ คลายประจุ และทำให้คริสตัลเย็นลงก่อนที่จะใช้ไมโครเวฟเพื่อวางสปินในตำแหน่งซ้อนของสปิน-0 และสปิน-1 เมื่อปล่อยออกจากกับดักและสัมผัสกับความชัน
ของสนามแม่เหล็กที่เหมาะสม จากนั้นสถานะสปินทั้งสองจะแยกออกจากกันในอวกาศ เพื่อให้ส่วนประกอบของสปิน 0 เคลื่อนที่ไปข้างหน้าในแนวนอน ในขณะที่ส่วนสปิน 1 เคลื่อนตามวิถีโค้งพาราโบลา หลังจากระยะทางหนึ่งสถานะการหมุนทั้งสองจะพบกันอีกครั้ง
สถานะ
ที่คั่นด้วยสปินเดิมที Bose และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาอินเตอร์เฟอโรเมทรีประเภทนี้เพื่อทำการวัดความเร่งด้วยแรงโน้มถ่วงที่แม่นยำมาก เพื่อศึกษาลักษณะควอนตัมของแรงโน้มถ่วง แนวคิดก็คือสถานะที่แยกจากกันของสปินจะมีความเร่งที่แตกต่างกันเมื่อพวกมันไปตามเส้นทางที่แตกต่างกัน
ผ่านสนามโน้มถ่วง ซึ่งส่งผลให้เกิดความแตกต่างของเฟสระหว่างเฟสที่ปลายสุด ซึ่งสามารถวัดได้โดยการนับสถานะการหมุนที่สัมพันธ์กันมากมายตามจำนวนการวิ่งที่กำหนด อย่างไรก็ตาม นักวิจัยตระหนักว่าโดยหลักการแล้วอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถสร้างความไวได้มากพอที่จะตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงได้
ในกรณีนี้ คลื่นจะเปลี่ยนการแยกเชิงพื้นที่ของเส้นทางทั้งสองขณะที่มันผ่านอุปกรณ์ ซึ่งส่งผลให้เกิดการสั่นแบบไซน์ของความแตกต่างของเฟสของสถานะสปิน และเพื่อนร่วมงานกล่าวว่าอุปกรณ์ของพวกเขาจะมีข้อได้เปรียบที่สำคัญหลายประการเมื่อเทียบกับเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์
เนื่องจากความแตกต่างของเฟสจะสะสมเฉพาะในขณะที่ผลึกเคลื่อนที่ผ่านอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ สัญญาณเอาต์พุตจะไม่ขึ้นกับความร้อน แผ่นดินไหว หรือสัญญาณรบกวนอื่นๆ ที่เกิดขึ้นก่อนที่อนุภาคจะวางซ้อนกัน ยิ่งไปกว่านั้น การไม่มีการวัดตำแหน่งด้วยเลเซอร์ช่วยขจัดสัญญาณรบกวนจากแรงกด
ของรังสี ในขณะที่ความรู้ที่ถูกต้องเกี่ยวกับจำนวนของอนุภาคนาโนในอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์จะหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวนจากการยิง ใต้ดินหรือในอวกาศนักวิจัยกล่าวว่าอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ของพวกเขา ซึ่งอาจมีสำเนาหลายชุดที่ทำงานควบคู่กันไป จะไวต่อคลื่นความโน้มถ่วงที่มีความถี่ต่ำมากที่สุด
ที่ตั้งอยู่ใต้ดิน พวกเขากล่าวว่าสามารถครอบคลุมบางส่วนของช่วงที่จะกำหนดเป้าหมายโดยหอดูดาวตามอวกาศของ LISA ประมาณ 10 -6 Hz-10 Hz หากดำเนินการในอวกาศ มันควรจะสามารถครอบคลุมอาณาเขตที่ LISA เสนอได้ทั้งหมดในสหรัฐอเมริกา ชี้ให้เห็นว่าข้อเสนออื่น ๆ อีกมากมาย
ที่อิงตามอินเตอร์เฟอโรเมทรีของคลื่นสสารใช้อะตอมเพื่อตรวจจับเฟสเลเซอร์แทนที่จะเป็นคลื่นความโน้มถ่วง แนวทางใหม่จึงตรงกว่า แต่ก็เสี่ยงกว่าเช่นกัน “[มัน] มีพื้นฐานมาจากเทคโนโลยีที่ยังไม่เป็นที่รู้จักและจะต้องมีความก้าวหน้าทางเทคนิคครั้งใหญ่” เขากล่าว “แต่มันอาจจะมีผลกระทบค่อนข้างมาก”
Bose กล่าวว่าเขาและเพื่อนร่วมงานมั่นใจว่าพวกเขาสามารถเอาชนะอุปสรรคทางเทคนิคทั้งหมดได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขากำลังมองหาการสร้างเกรเดียนต์ของสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่โดยไม่ต้องสร้างสนามแม่เหล็กสูงเป็นพิเศษ โดยการเปิดท่อนาโนคาร์บอนแบบแบนหลายชุดตามลำดับ
ในการก่อตัวแบบขั้นบันไดเพื่อประมาณวิถีการเคลื่อนที่แบบพาราโบลาของอนุภาค มองหาการสร้างต้นแบบขนาดเล็กภายในหนึ่งทศวรรษ เขาประเมิน “ในแง่ดี” ว่าต้นทุนของโซลิดสเตตคิวบิตที่เชื่อถือได้และอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ระดับอะตอมขนาดใหญ่อาจสูงถึงหลักสิบล้าน
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
