Физики из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли и Калифорнийского университета зафиксировали самую слабую силу из когда-либо измеренных — всего 42 иоктоньютона. Это эквивалентно воздействию, которое в миллиарды раз слабее веса пылинки. Эксперимент приблизил учёных к фундаментальному барьеру точности, известному как стандартный квантовый предел.
В основе измерения лежал механический осциллятор из 1200 атомов рубидия, охлаждённых почти до абсолютного нуля. Облако атомов удерживали в оптической ловушке из лазерных пучков. Внешнюю силу прикладывали модуляцией одного из лазеров, а отклик регистрировали зондом. Такая конструкция позволила изолировать систему от внешнего шума и свести к минимуму обратное влияние измерения на сам осциллятор.
Стандартный квантовый предел возникает из принципа неопределённости Гейзенберга: само измерение неизбежно возмущает объект. В обычных приборах это создаёт «обратное флуктуационное влияние», которое маскирует слабые сигналы. Калифорнийская команда преодолела часть этого барьера, используя всего 1200 атомов и лазерную изоляцию, что дало чувствительность в четыре раза выше предыдущих рекордов.
Достижение открывает путь к более точному детектированию гравитационных волн — тех самых «ряби» пространства-времени, предсказанных Эйнштейном. Современные интерферометры пока не могут уверенно регистрировать самые слабые сигналы от ранней Вселенной. Новая чувствительность способна изменить ситуацию.
Авторы отмечают, что дальнейшее улучшение оптического детектора позволит подойти ещё ближе к теоретическому пределу. Теоретики предсказали возможность такого измерения ещё в 1980 году, но реальный эксперимент потребовал тридцати дополнительных лет.
Работа опубликована в журнале Science и показывает, что квантовые ограничения не абсолютны — их можно обходить с помощью изящных инженерных решений.
