Недавние эксперименты в квантовой физике открыли революционный метод обнаружения гравитационных волн с беспрецедентной точностью. Проведенное физиками в начале января 2025 года, это исследование демонстрирует, что целые атомы могут проявлять волновое поведение, что ранее считалось невозможным.
Это открытие усиливает волновую природу атомов, прокладывая путь для разработки атомных детекторов гравитационных волн, которые превосходят чувствительность существующих технологий. Эти продвинутые детекторы могут выявить больше колебаний в пространстве-времени, потенциально открывая загадки вселенной.
Исторически волновая и корпускулярная природа материи была впервые доказана в конце 1920-х годов физиком Джорджем Паджетом Томсоном, который показал, что электроны дифрагируют при прохождении через кристалл. Эта основополагающая работа установила, что частицы могут вести себя как волны. В аналогичном ключе последние исследования успешно продемонстрировали дифракцию атомов гелия и водорода через лист графена, одноатомной решетки углерода.
Сначала исследователи ускорили атомы до высоких энергий, которые ранее считались способными повредить графен. Напротив ожиданий, бомбардировка не повредила графен; вместо этого она произвела характерные круговые дифракционные узоры, указывающие на волновое поведение.
Способность этих высокоэнергетических атомов проходить через структуру графена, не повреждая его, указывает на тонкий механизм обмена энергией. Это явление можно представить как комнату с множеством дверей, которые обычно закрыты, но открываются при более высоких энергиях, позволяя проход.
Физики планируют использовать этот эффект для создания высокочувствительного атомного интерферометра, способного обнаруживать гравитационные волны, пронизывающие всю вселенную.
Это исследование не только способствует пониманию квантовой механики, но и имеет значительные последствия для будущих технологий в астрофизике и за ее пределами.