Световой лабиринт на столе ловит гравитацию ⚡ экспресс
Экспериментальные проверки одновременно квантовой механики и общей теории относительности крайне редки. Измерение оптических фазовых сдвигов безмассовых фотонов в гравитационном потенциале — уникальный квантовый способ зондирования гравитации за пределами ньютоновских описаний, однако лабораторные интерферометры до сих пор не обладали достаточной чувствительностью. Реализован 50-километровый настольный волоконный интерферометр Маха-Цендера, работающий на уровне одиночных фотонов, с фазовой чувствительностью 4.42×10⁻⁶ рад RMS в диапазоне частот 0.01–5 Гц. Этой чувствительности достаточно для разрешения гравитационно-модулированного сигнала (6.18±0.44)×10⁻⁵ рад RMS на частоте 0.1 Гц. Результат является вехой в квантовой метрологии крупномасштабной интерферометрии: продемонстрирована возможность детектирования гравитационного красного смещения в локальной лаборатории, что открывает путь к проверке квантовых явлений в рамках общей теории относительности.
Теория гравитации Эйнштейна — общая теория относительности — почти не встречается с квантовой физикой в прямых опытах. Здесь учёные построили на столе 50-километровый лабиринт из стекла и запустили туда одиночные фотоны. Гравитация чуть изгибает пространство внутри этого лабиринта, и свет на выходе меняет ритм волны — появляется крохотная задержка, как если бы один коридор незаметно удлинился.
Чтобы не спутать гравитацию с дрожью земли, стол подвесили на амортизаторах — даже далёкий поезд сорвал бы опыт. Прибор сравнил две половинки фотонной волны и уловил разбежку в миллионные доли радиана. Так впервые в лаборатории поймали гравитационное красное смещение для отдельных световых квантов. Этот прорыв позволит проверять, как квантовые частицы ощущают изогнутое пространство. Когда-нибудь такие настольные детекторы, возможно, услышат и гравитационные волны на микроуровне.
🎯 Гравитация так слабо влияет на свет, что при подъёме на метр частота меняется лишь на 10^-16. В эксперименте поймали сдвиг фазы в 6 сотых тысячной радиана — всё равно что заметить поворот колеса на толщину волоса.
🎬 В «Интерстеллáр» герои отправляли сигнал через гравитацию. Реальные настольные лабиринты для света уже сейчас показывают, как квантовые частицы путаются в изогнутом пространстве.