傳感器應(yīng)用來自加州大學(xué)洛杉磯分校、格羅寧根大學(xué)和沃里克大學(xué)的研究人員提出了一種基于量子技術(shù)的探測器，它比目前使用的探測器小4000倍，可以探測到中頻引力波。

愛因斯坦的廣義相對論預(yù)言，引力波是由大質(zhì)量物體的某些運動在時空中產(chǎn)生的漣漪。研究它們是很重要的，因為它們使我們能夠探測到宇宙中那些原本很少或根本沒有可見光的事件，比如黑洞碰撞。

2015年，激光干涉儀重力波天文臺（LIGO）和處女座合作首次對引力波進(jìn)行了直接觀測。這些波是在13億年前兩個超大質(zhì)量黑洞的碰撞中發(fā)射出來的，當(dāng)這一事件引起地球時空的漣漪時，用4公里長的光學(xué)干涉儀探測到了。

7月2日消息，來自加州大學(xué)洛杉磯分校、格羅寧根大學(xué)和沃里克大學(xué)的研究人員提出了一種基于量子技術(shù)的探測器，它比目前使用的探測器小4000倍，可以探測到中頻引力波。

這項研究今天發(fā)表在《新物理雜志》上，詳細(xì)介紹了如何利用最先進(jìn)的量子技術(shù)和實驗技術(shù)來建造一個能夠同時測量和比較兩個地點的重力強(qiáng)度的探測器。

它將使用重達(dá)10-17公斤的納米級金剛石晶體，晶體將被放置在一個量子空間疊加使用斯特恩-杰拉赫干涉法。空間疊加是一種量子態(tài)，晶體同時存在于兩個不同的地方。

量子力學(xué)允許一個物體，無論多大，同時在兩個不同的地方空間離域。盡管量子力學(xué)的疊加原理與我們的日常經(jīng)驗有悖常理，但它已經(jīng)用中子、電子、離子和分子進(jìn)行了實驗驗證。

通訊作者RyanMarshman（UCL物理與天文學(xué)和UCLQ）說：“量子重力傳感器已經(jīng)存在，使用疊加原理。這些傳感器用于測量牛頓重力，并制造出難以置信的精確測量設(shè)備。目前量子重力傳感器所使用的量子質(zhì)量比原子小得多，但實驗工作正在取得進(jìn)展，新的干涉測量技術(shù)需要使我們的設(shè)備工作，以研究引力波。我們發(fā)現(xiàn)，與LIGO相比，我們的探測器可以探測不同頻率范圍的引力波。只有當(dāng)科學(xué)家們在太空中用幾十萬公里長的基線建造大型探測器時，這些頻率才可能出現(xiàn)。”

研究小組設(shè)想，他們提出的更小的探測器可以用來建立一個探測器網(wǎng)絡(luò)，能夠從背景噪聲中提取引力波信號。這個網(wǎng)絡(luò)也可能有用，提供產(chǎn)生引力波的物體位置的精確信息。

合著者Sougato Bose教授（UCL物理與天文學(xué)和UCLQ）說：“雖然我們提出的傳感器在其范圍內(nèi)是雄心勃勃的，但似乎沒有任何根本的或不可克服的障礙，使用當(dāng)前和不久的將來的技術(shù)創(chuàng)造它。制造這種探測器的所有技術(shù)要素都是在世界各地的不同實驗中單獨實現(xiàn)的：所需的力、所需的真空質(zhì)量、將晶體疊加的方法。困難在于將它們組合在一起，并確保疊加保持原樣。”

下一步是團(tuán)隊與實驗人員合作，開始構(gòu)建設(shè)備的原型。重要的是，同一類探測器也有助于探測重力是否是一種量子力，正如最近UCL和其他機(jī)構(gòu)的研究所示。

瑞安·馬什曼說：“事實上，我們最初的目標(biāo)是開發(fā)這種裝置來探索非經(jīng)典重力。但是，由于實現(xiàn)這樣一個裝置是一項相當(dāng)大的努力，因此我們認(rèn)為，檢驗這種裝置在測量非常弱的經(jīng)典重力（如引力波）方面的有效性是非常重要的，并發(fā)現(xiàn)它是有前途的！”

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