Сверхтекучий гелий как детектор вращения Земли ✎ экспресс

Оригинал: "Quantum Sensing of Gravitational Frame-Dragging with a Superfluid $$^4$$He Gyrometer"
arXiv:2510.20772 · 2025-10-23 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Лабораторный эксперимент уловит, как Земля закручивает пространство-время.

Согласно теории Эйнштейна, вращение Земли увлекает за собой само пространство-время — этот эффект известен как увлечение инерциальных систем отсчёта, или эффект Лензе — Тирринга. Представьте: массивное тело, словно ложка в густом мёде, закручивает вокруг себя ткань пространства-времени. Эффект невероятно слаб: вблизи Земли он соответствует примерно одному полному обороту за миллиарды лет. Но его можно зарегистрировать. Учёные предлагают настольный эксперимент: в сверхтекучий гелий — жидкость, лишённую вязкости и текущую без трения благодаря квантовым эффектам, — помещают сверхчувствительный детектор. Вращение рождает в гелии микроскопические квантовые вихри — устойчивые топологические дефекты, несущие квант циркуляции, — и прибор подсчитывает их с фантастической точностью. Расчёты показывают: он заметит даже поворот, длящийся четыре миллиарда лет — почти возраст Земли. Такая точность позволит проверить теорию гравитации прямо в лаборатории, не полагаясь лишь на астрофизические наблюдения. Чувствительность прибора такова, что он улавливает вращение, в триллионы раз более медленное, чем движение часовой стрелки. Для сравнения: у чёрных дыр тот же эффект увлечения разгоняет вещество до околосветовых скоростей — там гравитационный вихрь проявляется во всей своей мощи.

Эффект предсказан в 1918 году, но измерить его смогли лишь в 2004-м — с помощью спутников.

В «Интерстеллар» этот эффект закручивает пространство-время вокруг черной дыры так сильно, что на планете Миллер вздымаются гигантские волны.

Учёные
Josef LenseWilliam UnruhBernhard RiemannJoseph WeberKarl SchwarzschildKip Thorne
Понятия
увлечение инерциальных систем отсчёта гравиметр ускорение свободного падения поверхностная гравитация температура жидкого гелия сверхтекучая плотность тепловой шум сейсмометр частота кадров криогенное зондирование сверхпроводящий квантовый интерференционный прибор гравитационный радиус эффект Лензе — Тирринга снижение шума детектора гравитационных волн