<sup>Калифорнийские ученые предложили новый тип гравитационно-волнового детектора, который невосприимчив к лазерным шумам. Исследователи полагают, что их проект было бы дешевле и проще реализовать в космосе.

  Гравитационные волны вносят крошечные возмущения в ткань пространства-времени при ускорения объектов, имеющих массу - в соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна.  Первое предположение о существовании таких волн было высказано при наблюдении  постепенного уменьшение периода вращения пульсара PSR B1913 +16, вращающейся нейтронной звезды. Тем не менее, никто не смог обнаружить напрямую гравитационные волны. Если такое открытие свершится, это будет прекрасным подтверждением общей теории относительности, а также позволит открыть новые области гравитационно-волновой астрономии, в которой удаленные объекты могут быть изучены по волнам, которые они излучают.

Для обнаружения гравитационных волн планируется использовать   лазерные интерферометры. Прохождение гравитационной волны должно вызывать изменение длины пути двух пучков лазера, вызывая сдвиг  интерференционных полос, когда лучи соединяются. Чтобы увеличить чувствительность, астрономы должны установить детекторы в космосе. Построение традиционного L-образного интерферометра в космическом пространстве потребует трех спутников, что создает большие технологические и финансовые проблемы. Сроки первоначального запуска проекта - 2015 год - пришлось пересмотреть из-за его высокой стоимости.

Идея атомных интерферометров была предложена в конце 1980-х годов и разработана в начале 1990-х физиками Марком Касевичем и Стивеном Чу, Стэнфордский университет. Вместо измерения разности фаз между двумя лучами света, атомный интерферометр фиксирует изменение в фазе волн материи из атомов в суперпозиции квантовых состояний. С помощью атомного интерферометра можно будет создать неоднократные возбуждения части волновой функции с помощью лазера,сохраняя другую часть в стабильном состоянии. Длина волны атома уменьшается, когда атом находится в возбужденном состоянии, создавая сдвиг фаз между двумя частями волновой функции.


В своей последней работе Касевич и коллеги, во главе с физиком-теоретиком Питером Грэмом в Стэнфордском университете, предлагают размещение двух интерферометров  на большом расстоянии друг от друга, с использованием тех же импульсных лазеров - для возбуждения и стабилизации состояний атомов. Время, которое каждый атом пребывает в возбужденном состоянии зависит от времени прохождения лазерных импульсов между двумя интерферометрами. "Каждое облако атомов - это  секундомер,"  - объясняет Касевич. "Когда действует лазерный импульс с одной стороны, он запускает часы, когда  с другой - останавливает."

Если базовое расстояние между интерферометрами будет постоянным, у атомов на обоих интерферометрах будет наблюдаться одинаковый сдвиг фазы. Но если интерферометры ускоряется относительно друг друга, время между возбуждением  будет отличаться в двух местах, и у атомов будут наблюдаться различия в фазовом сдвиге.  "Свет просто выступает в качестве привратника, чтобы запустить и выключить часы", говорит Касевич. "Атом делает всю тяжелую работу".

Эксперт по гравитационные волнам  Б.С. Сатьяпракаш (Cardiff University) выражает  осторожный оптимизм. "Схема, очевидно, очень интересная", - говорит он. "Но я думаю, самый большой вопрос в том, какие технологии необходимы, чтобы запустить этот эксперимент в течение трех-пяти лет. Я хотел бы видеть цифры». В попытке обеспечить их, команда университета Стэнфорда в настоящее время планирует построить прототип в лаборатории, чтобы предвидеть любые непредвиденные технические проблемы, связанные с этим проектом.
Полный текст статьи здесь.

Автор - Tim Wogan, UK

Исследование опубликовано в журнале  Physical Review Letters.

На рисунке - Художественное представление гравитационных волн от двух орбитальных черных дыр.
(Фото: T Карнахан, NASA GSFC)</sup>