Исследователи из Университетcкого колледжа Лондона, Гронингенского и Уорикского университетов предложили новый метод фиксации гравитационных волн. С помощью него физики хотят ответить на вопрос, можно ли считать гравитацию квантовым явлением. Работа ученых опубликована в New Journal of Physics.

Авторы новой статьи создали компактное устройство, которое может измерять параметры гравитационных волн. Его главная деталь — крошечный алмаз, размером всего в несколько нанометров. В этом алмазе один из атомов углерода заменен атомом азота. Такой атом позволяет ввести свободное пространство в валентную зону алмаза, в которое может затем войти электрон.

Квантовая теория утверждает, что при облучении электрона лазерным лучом он может поглотить или не поглотить фотон. При поглощении фотона спин такого электрона меняется, а значит после облучения спин находится в суперпозиции двух состояний — «вверх» и «вниз». Если на алмаз с таким атомом воздействовать магнитным полем, два состояния можно разделить. При отключении поля состояния снова объединяются, создавая интерференцию.

Природа этой интерференции зависит от расстояния, пройденного двумя отдельными квантовыми состояниями. И это можно использовать для измерения гравитационных волн. Эти волны представляют собой сжатие пространства, так что при их прохождении изменяется расстояние между двумя разделенными состояниями и, следовательно, интерференционная картина.

В своем исследовании ученые показали, что такое устройство действительно можно использовать для детектирования гравитационных волн. Однако физики с помощью него хотят ответить на один вопрос: можно ли считать гравитацию квантовым явлением? Физики предположили, что запутывание между двумя мезоскопическими объектами можно использовать для поиска ответа на этот вопрос.

Однако для этого исследователям необходимо одновременно создать в системе сверхвысокий вакуум и сверхнизкие температуры, исключив также любые колебания магнитного поля, действующего на систему. Пока создать такую установку не удалось, но физики находятся на пути к этому.