桌面LIGO说明了引力波捕获中的量子突破

一种新的物理设备可以在室温下观察和听到量子效应，这一突破可以帮助寻找引力波。目前，通过在美国激光干涉引力波天文台(LIGO)的四公里长臂两端的反射镜处反射激光束来检测来自碰撞黑洞的引力波。

然而，这些探测器的灵敏度受到权衡的限制。理论上增加激光束的功率导致更精确的测量，但是这样做，镜子本身被光的辐射压力移动，称为反作用。这种运动反过来呈现出量子辐射压力噪声，最终限制了探测器的灵敏度。

在美国路易斯安那州立大学(LSU)的物理学家的突破中，研究这种影响以及解决这一问题的潜在解决方案已经变得更加容易。

通常情况下，量子力学效应仅在超低温下才会显现，但在发表在“ 自然 ”杂志上的一篇论文中，研究人员展示了一个桌面实验，探讨了室温下的噪声。

研究员Thomas Corbitt和他的团队构建了一个LIGO的微型版本，带有一个微小的镜垫，其尺寸与每个微型臂末端悬臂悬挂的针孔相当。

他们报告说，激光束指向其中一个镜子，当光束被反射时，波动的辐射压力足以弯曲悬臂结构，导致镜垫振动，从而产生噪音。

“退一步思考量子力学 - 一种似乎超凡脱俗并从日常人类经验中消失的东西 - 是人眼可见的镜子运动的主要动力，这真是太神奇了”，第一作者Jonathan Cripe解释道。

Corbitt补充说，这项工作为LIGO物理学家提供了关于如何在引力波检测期间避免反作用干扰的线索。

“鉴于更灵敏的引力波探测器的必要性，重要的是研究量子辐射压力噪声在类似于高级LIGO的系统中的影响，该系统将受到远离机械的各种频率的量子辐射压力噪声的限制。测试质量悬浮液的共振频率，“他解释道。

高级LIGO是大型设施最新升级的名称。进一步的工作将必须克服背部行动障碍。

负责LIGO的美国国家科学基金会的物理学家兼主任Pedro Marronetti指出，测试改进引力波探测器的新思路可能很棘手，特别是在减少只能在全尺寸范围内测量的噪声时干涉。

“这一突破为测试降噪开辟了新的机会，”他说。

“这种方法的相对简单性使得它可以被广泛的研究小组所接受，可能会增加更广泛的科学界对引力波天体物理学的参与。”