Annons

En av de fyra 40 kilo tunga speglar i Ligo som kylts ner till nära sitt kvantmekaniska grundtillstånd.

Bild: 
Matt Heintze / Caltech / MIT / LIGO Lab

Så små svängningar närmar sig det möjligas gräns

Lugn som en filbunke – eller som en massiv högteknologisk spegel. Forskare har fått ett tungt föremål att vara nästan så stilla som kvantmekaniken över huvud taget tillåter.

Annons

Publicerad:

2021-06-17

Observatoriet Ligo konstruerades för att registrera gravitationsvågor från bland annat kolliderande svarta hål. Men själva instrumenten har också kommit till användning för att studera annan grundläggande fysik. De båda instrumenten som utgör Ligo är uppbyggda med fyra kilometer långa vakuumrör, med speciella högteknologiska speglar i ändarna. Nu har en forskargrupp med medlemmar från bland annat USA och Australien lyckats få en av speglarna i Ligo att närma sig gränsen för hur stilla det är fysiskt möjligt att vara.

– Det är ett mycket imponerande experiment. För några decennier sedan hade ingen trott att detta skulle vara möjligt med ett så massivt objekt, säger Witlef Wieczorek, som leder en forskargrupp i kvantteknologi vid Chalmers tekniska högskola.

På kvantmekanisk nivå är allt svängningar och vibrationer, och det går inte att få bort dem helt och hållet. Det mest stillastående tillståndet som finns kallas för grundtillståndet, och det här experimentet lyckas få spegeln rekordnära denna teoretiska gräns.

Hela spegeln är nedkyld, men inte till den absoluta nollpunkten. Det speciella med detta experiment är att en specifik typ av svängning i spegeln har kunnat dämpas så mycket att denna oscillation kommer nära den kvantmekaniska gränsen. Forskarna mäter spegelns position med laser, och använder elektriska signaler för att dämpa svängningarna.

– Tänk dig ett barn på en gunga. Du knuffar i rätt ögonblick för att få gungan att svänga högre och högre. Det här är samma sak, fast tvärtom – knuffa i rätt ögonblick för att stoppa svängningen, säger Witlef Wieczorek.

Resultatet är mycket bättre än någon tidigare lyckats med för så stora föremål. I framtiden vill forskarna se om det går att nå ända till grundtillståndet. Om det går att få föremål på flera kilo att vara i rena kvanttillstånd kan det ge nya möjligheter att undersöka kvantmekanikens grunder. Om det inte går kan det bero på gravitationen, och det kan ge ledtrådar till hur den hänger ihop med kvantmekaniken – en av de bestående gåtorna inom fysiken.

Forskning & Framsteg berättar om fackgranskade forskningsresultat och om pågående forskning. Våra texter ska vara balanserade och trovärdiga, och sätta forskningsresultaten i sitt sammanhang för att göra dem begripliga. Forskning & Framsteg har rapporterat om vetenskap sedan 1966.