Танцор на сцене отбрасывает тень от прожектора. По тени можно угадать ритм. Но запутанные (связанные невидимой нитью) гравитоны — мельчайшие порции гравитационных волн (ряби пространства-времени) — исполняют танец без теней. Эти частицы родились в момент инфляции (сверхбыстрого раздувания Вселенной, предсказанной Аланом Гутом) через долю секунды после Большого взрыва. Их состояние — сжатое: как если бы танцор идеально держал равновесие, но его шаги были непредсказуемы. Физики хотели увидеть этот скрытый ритм через свет.
Для этого предложили использовать квантовую оптику (науку о свете на уровне частиц). В идеальную полость из двух зеркал (резонатор) помещают фотоны, а снаружи пропускают гравитационный фон — слабую растягивающую пространство (расширение Вселенной) рябь, открытую Эдвином Хабблом. Если гравитоны влияют на число фотонов, то измеряя совпадения (корреляции) световых частиц, можно уловить их статистику. Этот метод похож на то, как в 1950-х Серж Арош (нобелевский лауреат по квантовой физике) разрабатывал точные способы следить за светом в полостях.
Однако расчёты показали: количество фотонов в резонаторе не меняется. Симметрия запрещает гравитонам добавлять или убавлять свет. Поэтому корреляции фотонов остаются такими же, как если бы гравитонов не было. Их танец принципиально не отбрасывает теней. Дело не в слабости (хотя связь и крошечная — примерно 10⁻¹³), а в устройстве самих законов. Информация о квантовом смешении состояний гравитонов не переходит в свет.
[callout]Даже если создать идеальный резонатор, поймать так гравитационный сигнал не выйдет. Этот путь для квантовой теории гравитации (объединения квантов и тяготения) закрыт, но учёные ищут обходы — например, через невидимые частицы вроде тёмных фотонов или через сверхточные приборы (интерферометры), способные уловить одиночные гравитоны. А пока танец продолжается, и его пытаются рассмотреть в поляризации реликтового излучения — древнего света, дошедшего от Большого взрыва.
Метод корреляций, который пытались применить, изначально изобрели для измерения диаметров звёзд — и лишь позже поняли его квантовый смысл.
В романе Карла Сагана «Контакт» ищут искусственные сигналы по статистике импульсов. В реальности мы пытаемся уловить природную квантовую метку, но она ускользает, как тени от невидимых танцоров.