Слушать дрожание мембраны экспресс
Тонкая плёнка, зажатая между двумя металлическими столбиками, дрожит от малейшего толчка. Её движения улавливает микроволновый резонатор — полость, где радиоволны мечутся, как звук в пустой комнате. Когда мембрана сдвигается, отклик полости меняется. Если плёнка стоит точно посередине, сигнал зависит не от самого сдвига, а от его квадрата — как громкость звука зависит от силы удара по барабану, а не от того, в какую сторону его наклонили. Спектроскопия здесь ни при чём: это чистое взаимодействие света и механики.
Исследователи двигали мембрану пьезоэлектрическим приводом — кристаллом, который сжимается от напряжения. Они измеряли, насколько сильно меняется частота резонатора при разных положениях мембраны. В центре квадратичный отклик был самым большим, и сигнал появлялся на удвоенной частоте колебаний мембраны. Стоило сдвинуть мембрану в сторону — и квадратичный отклик сменялся линейным: сигнал возвращался на обычную частоту. Такой переход похож на настройку гитары: пока струна точно между ладами, звук чистый, а чуть сместишь палец — появляются обертона.
Такая схема — шаг к приборам, которые почувствуют отдельные кванты движения мембраны. Тогда можно будет наблюдать, как механический объект ведёт себя по законам квантовой механики: находиться в двух состояниях сразу или менять энергию только скачками. Это не фантастика, а ближайшая цель лабораторий по всему миру.
Мембрана в эксперименте тоньше человеческого волоса в сотни раз, но её дрожание меняет частоту микроволн на миллионы герц.
В романе «Задача трёх тел» сверхточные детекторы гравитационных волн используют похожие резонаторы, чтобы уловить дрожь пространства-времени.