Các nhà vật lý từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence ở Berkeley và Đại học California đã ghi nhận được lực yếu nhất từng được đo — chỉ 42 yoctonewton. Điều này tương đương với tác động yếu hơn hàng tỷ lần so với trọng lượng của một hạt bụi. Thí nghiệm đã đưa các nhà khoa học tiến gần đến rào cản chính xác cơ bản, được biết đến như giới hạn lượng tử tiêu chuẩn.
Cơ sở của phép đo là một dao động tử cơ học làm từ 1200 nguyên tử rubidium, được làm lạnh gần đến độ không tuyệt đối. Đám mây nguyên tử được giữ trong một bẫy quang học làm từ các chùm tia laser. Lực bên ngoài được tác động bằng cách điều biến một trong các laser, còn phản hồi được ghi nhận bằng một đầu dò. Cấu trúc như vậy cho phép cô lập hệ thống khỏi tiếng ồn bên ngoài và giảm thiểu ảnh hưởng ngược của phép đo lên chính dao động tử.
Giới hạn lượng tử tiêu chuẩn phát sinh từ nguyên lý bất định Heisenberg: bản thân phép đo không tránh khỏi việc gây nhiễu loạn lên đối tượng. Trong các thiết bị thông thường, điều này tạo ra «ảnh hưởng thăng giáng ngược», che lấp các tín hiệu yếu. Nhóm nghiên cứu California đã vượt qua một phần rào cản này bằng cách chỉ sử dụng 1200 nguyên tử và cách ly bằng laser, mang lại độ nhạy cao gấp bốn lần so với các kỷ lục trước đó.
Thành tựu này mở ra con đường dẫn đến việc phát hiện sóng hấp dẫn chính xác hơn — những «gợn sóng» của không-thời gian mà Einstein đã tiên đoán. Các giao thoa kế hiện đại vẫn chưa thể ghi nhận một cách chắc chắn những tín hiệu yếu nhất từ vũ trụ sơ khai. Độ nhạy mới có thể thay đổi tình hình.
Các tác giả lưu ý rằng việc cải thiện thêm đầu dò quang học sẽ cho phép tiến gần hơn nữa đến giới hạn lý thuyết. Các nhà lý thuyết đã tiên đoán khả năng thực hiện phép đo như vậy từ năm 1980, nhưng thí nghiệm thực tế đòi hỏi thêm ba mươi năm nữa.
Công trình được công bố trên tạp chí Science và cho thấy rằng các giới hạn lượng tử không phải là tuyệt đối — người ta có thể vượt qua chúng bằng những giải pháp kỹ thuật tinh tế.
