用微小的鉆石晶體制作一種非常靈敏的小型重力探測(cè)器

倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究表明，可以用微小的鉆石晶體制作一種非常靈敏的小型重力探測(cè)器，用它能夠測(cè)量出引力波。這種基于量子技術(shù)的探測(cè)儀，僅為目前使用的引力波探測(cè)器的1/4000，可以探測(cè)到中頻引力波。此研究成果發(fā)表在7月1日出版的《新物理雜志》上。

引力波是由大質(zhì)量物體的某些運(yùn)動(dòng)在時(shí)空中產(chǎn)生的漣漪，研究引力波可以讓我們探測(cè)到宇宙中發(fā)生的某些事件，這些事件往往只留下極少可見(jiàn)光，或完全沒(méi)有可見(jiàn)光，如黑洞碰撞。2015年，激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）和處女座合作項(xiàng)目的科學(xué)家通過(guò)4公里長(zhǎng)的光學(xué)干涉儀，首次直接觀測(cè)到13億年前兩個(gè)特大質(zhì)量黑洞碰撞時(shí)發(fā)出的引力波，該事件曾導(dǎo)致地球時(shí)空的波動(dòng)。

為使引力波探測(cè)儀更加精準(zhǔn)，方便使用，來(lái)自UCL、格羅寧根大學(xué)和華威大學(xué)的研究人員試圖利用最先進(jìn)的量子技術(shù)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，建造一個(gè)能夠同時(shí)測(cè)量和比較兩個(gè)地點(diǎn)重力強(qiáng)度的探測(cè)器。具體方法是使用10-14克的納米級(jí)鉆石晶體，利用斯特恩—格拉赫干涉術(shù)，將晶體置于量子空間疊加中?？臻g疊加是一種量子態(tài)，晶體同時(shí)存在于兩個(gè)不同的位置。量子力學(xué)表明，一個(gè)物體無(wú)論多大，都可以同時(shí)在兩個(gè)不同的地方離域。

研究人員認(rèn)為，使用疊加原理的量子引力傳感器已經(jīng)存在。這些傳感器可用于測(cè)量牛頓引力，并制造出極其精確的測(cè)量設(shè)備?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，與LIGO相比，我們的探測(cè)器可以探測(cè)不同頻率范圍的引力波。這些頻率可能只有在太空中建造大型探測(cè)器，基線大小為數(shù)十萬(wàn)公里時(shí)才能得到。”

研究人員表示，制造這種探測(cè)器已經(jīng)沒(méi)有任何技術(shù)障礙，世界許多實(shí)驗(yàn)室均具有制造這種探測(cè)器的技術(shù)要素：所需要的力、真空質(zhì)量及晶體疊加方法等。困難在于如何將它們組合在一起，并確保重疊的部分完好無(wú)損。該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃與實(shí)驗(yàn)人員合作，制作出該設(shè)備的原型。