Массивный алюминиевый цилиндр весом в тонну висит в вакууме. Сквозь него проходит гравитационная волна — рябь пространства-времени, — и брусок начинает едва заметно дрожать. Эту дрожь можно услышать как звук: гравитационная волна превращается в фонон — квант звуковых колебаний.
Но если гравитон (квант самой волны) приходит не один, а в особом квантовом состоянии — когерентном или сжатом, — простые расчёты дают странный результат. Вероятность превращения превышает единицу, словно из одного гравитона может родиться больше одного фонона. Это нарушает фундаментальный запрет: сумма всех вероятностей всегда равна единице. Авторы работы решили уравнения точно, без приближений, и увидели иную картину.
Оказалось, что для когерентного гравитона превращение в звук идёт не плавно, а рывками: короткие всплески, где вероятность резко взлетает, сменяются долгими провалами почти до нуля. Для сжатого состояния всё ещё драматичнее: после первого быстрого роста превращение почти полностью замирает. Такой прерывистый ритм — не сбой, а прямое следствие квантовой механики. Он может стать узнаваемой подписью при попытке зарегистрировать одиночный гравитон в будущих экспериментах.
Самые чувствительные современные детекторы гравитационных волн — лазерные интерферометры LIGO и Virgo — ловят не одиночные гравитоны, а мощные всплески от слияния чёрных дыр. Чтобы заметить один гравитон, нужен детектор размером с Юпитер или хитрый квантовый трюк.
В романе «Контакт» Карла Сагана инопланетный сигнал приходит в виде модулированных гравитационных волн — по сути, послание, закодированное в дрожи самого пространства.