لقد وجد الفيزيائيون طريقة لفصل موجات الجاذبية عن تداخل المعدات

لا يزال العثور على مصادر موجات الجاذبية يمثل تحديًا للعلماء. وهذا يتطلب قياس الإشارات الضعيفة للغاية التي يمكن فقدانها بسهولة في ضوضاء الخلفية. من الضروري وجود طريقة موثوقة لاكتشافها لدراسة الكون. أصبحت مقاييس التداخل الذري ذات خط الأساس الطويل واحدة من أكثر الأدوات الواعدة لتحقيق ذلك. وفيها، يقوم الليزر بتقسيم سحب الذرات ثم يجمعها معًا مرة أخرى. يتم العمل باستخدام مقاييس التداخل هذه من خلال مقارنة سلوك سحابتين من الذرات الموجودة في نقاط مختلفة والتي يتم تشعيعها بنفس الليزر. وأي اختلاف بينهما يمكن أن يشير إلى إشارات مخفية، مثل وجود مجال المادة المظلمة أو تأثير موجات الجاذبية. ومع ذلك، واجهت الطريقة مشكلة خطيرة. يُحدث الليزر ضوضاء تحجب الإشارات المطلوبة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى عرقلة البيانات المهمة للعلماء تمامًا.

للتغلب على ذلك، اقترح الباحثون نهجًا جديدًا: مقارنة نتائج مقياسين للتداخل. هذا يسمح لك بالقضاء على الضوضاء بشكل فعال. لقد أظهروا تجريبيًا أن النظام الذي أنشأوه يعمل بشكل صحيح. ونشرت النتائج في مجلة الطبيعة. ابتكر العلماء نموذجًا أوليًا لسطح المكتب لجهاز استشعار يحتوي على سحابتين منفصلتين مكانيًا من السترونتيوم 87 فائق البرودة، وتم تلقي بياناته بواسطة ليزر ساعة فائق الاستقرار. تم تصميم الإعداد لمحاكاة الظروف في تجارب أكبر بكثير حيث يكون التحكم في الضوضاء أكثر صعوبة. كما قام فريق الفيزياء أيضًا بإدخال ضوضاء إضافية إلى النظام عمدًا، أكثر بكثير مما تنتجه أشعة الليزر على مدار الساعة بشكل طبيعي. وبهذه الطريقة، قاموا بخلق ظروف مماثلة لكاشفات خط الأساس الطويل المستخدمة للبحث عن موجات الجاذبية. وبشكل منفصل، أدى الضجيج إلى قمع الإشارة الصادرة عن كل مقياس تداخل تمامًا. جزء من تركيب الليزر. تبعث بلورة ياقوت التيتانيوم الضوء الذي سيتم استخدامه لفصل سحب الذرات / © الدكتور تشارلز باينهام، إمبريال كوليدج لندن ومع ذلك، عند مقارنة البيانات من مقياسين للتداخل، تمكن الفيزيائيون من إعادة بناء إشارة واضحة. على الرغم من أن كل قياس فردي بدا عشوائيًا، إلا أن مقارنتها كشفت عن السلوك الحقيقي للنظام. يعمل القياس المشترك عند الحد الأساسي من الدقة الذي حددته فيزياء الكم. ويقول العلماء إن هذا يثبت أن منع ضوضاء الليزر يعمل كما هو مطلوب. بعد ذلك، أدخل الباحثون إشارة متذبذبة إضافية إلى النظام، على غرار ما قد تنتجه موجة الجاذبية العابرة أو حقل المادة المظلمة. تم تسجيل هذه الإشارة بوضوح حتى في ظل الظروف التي لم تحتوي فيها البيانات الواردة من مقياس تداخل فردي على معلومات مفيدة.

يوضح هذا العمل، في ظل ظروف تجريبية واقعية، تقنية رئيسية ذات صلة بالجيل القادم من مرافق قياس التداخل الذري. وفي المستقبل، ستكون هذه الكواشف قادرة على استكشاف نطاقات ترددات موجات الجاذبية التي لم يكن من الممكن الوصول إليها سابقًا، والبحث عن أشكال جديدة من المادة، مما يفتح نافذة غير مستكشفة سابقًا على الكون.