Fizycy z Narodowego Laboratorium imienia Lawrence'a w Berkeley oraz Uniwersytetu Kalifornijskiego zarejestrowali najsłabszą siłę, jaką kiedykolwiek zmierzono — zaledwie 42 joktoniutona. Odpowiada to oddziaływaniu miliardy razy słabszemu od ciężaru drobiny pyłu. Eksperyment przybliżył naukowców do fundamentalnej bariery precyzji, znanej jako standardowa granica kwantowa.
Podstawą pomiaru był oscylator mechaniczny złożony z 1200 atomów rubidu, schłodzonych niemal do zera absolutnego. Chmurę atomów utrzymywano w pułapce optycznej zbudowanej z wiązek laserowych. Siłę zewnętrzną przykładano poprzez modulację jednego z laserów, a odpowiedź rejestrowano sondą. Taka konstrukcja pozwoliła odizolować układ od szumu zewnętrznego i zredukować do minimum wzajemny wpływ pomiaru na sam oscylator.
Standardowa granica kwantowa wynika z zasady nieoznaczoności Heisenberga: sam pomiar nieuchronnie zaburza obiekt. W zwykłych przyrządach tworzy to „wsteczny wpływ fluktuacyjny”, który maskuje słabe sygnały. Kalifornijski zespół przezwyciężył część tej bariery, wykorzystując zaledwie 1200 atomów i izolację laserową, co dało czterokrotnie wyższą czułość niż poprzednie rekordy.
Osiągnięcie otwiera drogę do dokładniejszego wykrywania fal grawitacyjnych — tych samych „zmarszczek” czasoprzestrzeni, przewidzianych przez Einsteina. Współczesne interferometry nie potrafią jeszcze pewnie rejestrować najsłabszych sygnałów z wczesnego Wszechświata. Nowa czułość może zmienić tę sytuację.
Autorzy zauważają, że dalsze udoskonalenie detektora optycznego pozwoli zbliżyć się jeszcze bardziej do granicy teoretycznej. Teoretycy przewidzieli możliwość takiego pomiaru już w 1980 roku, ale rzeczywisty eksperyment wymagał trzydziestu dodatkowych lat.
Praca została opublikowana w czasopiśmie Science i pokazuje, że ograniczenia kwantowe nie są absolutne — można je omijać za pomocą eleganckich rozwiązań inżynieryjnych.
