Tecnologia Científica

Flutuações quânticas podem chutar objetos na escala humana
Pela primeira vez, os pesquisadores mediram os efeitos das flutuações quânticas em um objeto na escala humana.
Por Whitney Clavin - 02/07/2020


Imagem acima: O funcionário da LIGO inspeciona um dos espelhos do observatório. Crédito: Caltech / MIT / LIGO Lab

Pela primeira vez, os pesquisadores mediram os efeitos das flutuações quânticas em um objeto na escala humana. Em um artigo publicado hoje na Nature , eles relatam a observação de que flutuações quânticas, por menores que sejam, podem "chutar" um objeto tão grande quanto os espelhos de 40 quilos do Observatório de Ondas Gravitacionais a Laser (Interferômetro a Laser) da National Science Foundation (LIGO). ) , fazendo com que eles se movam em um grau infinitesimal. A equipe foi capaz de medir esses movimentos minúsculos.

O novo estudo, liderado pelo MIT e incluindo vários pesquisadores do Laboratório LIGO com sede em Caltech, foi realizado no Observatório LIGO Livingston, na Louisiana.

Acontece que o ruído quântico nos detectores do LIGO é suficiente para mover os grandes espelhos de 10 a 20 metros, um deslocamento previsto para um objeto desse tamanho pela mecânica quântica, mas nunca havia sido medido antes. Para medir esse movimento, a equipe usou um instrumento especial que eles criaram chamado "espremedor quântico" para manipular o ruído quântico do detector e reduzir seus chutes aos espelhos; Ao reduzir o ruído quântico, eles foram capazes de determinar quanto isso contribuiu para o movimento dos espelhos.

"É a amplitude da luz que chuta os espelhos", disse ele. "Aproveitamos uma brecha na natureza que nos permite empurrar o barulho para uma área em que não estamos interessados".


"É realmente impressionante ver que a luz espremida, um feixe de luz com apenas um punhado de fótons por segundo, pode realmente reduzir o movimento desses espelhos enormes que pesam tanto quanto uma pessoa pequena", diz a co-autora Sheila Dwyer, uma Cientista da Caltech que trabalha nas instalações da LIGO Hanford em Washington. "Nessas frequências, existem tantas fontes de ruído que fazem o espelho se mover, por isso é impressionante que o impacto seja realmente claro nesse resultado".

Rana Adhikari, professora de física da Caltech e membro do Laboratório LIGO, explica que a luz comprimida reduz a quantidade de ruído quântico indesejado, empurrando o ruído para a amplitude das ondas de luz em vez da fase das ondas de luz, e é isso eles querem medir.

"É a amplitude da luz que chuta os espelhos", disse ele. "Aproveitamos uma brecha na natureza que nos permite empurrar o barulho para uma área em que não estamos interessados".

Ao usar luz compactada para reduzir o ruído quântico na medição LIGO, a equipe fez uma medição mais precisa do que o limite quântico padrão; essa redução de ruído ajudará o LIGO a detectar fontes mais fracas e distantes de ondas gravitacionais.

"Ainda mais no futuro, esse tipo de pesquisa poderia ser usado para melhorar smartphones, carros autônomos e outros tipos de tecnologia", diz Adhikari. "A equipe de pesquisadores do LIGO Livingston, na Louisiana, foi fundamental para que essas observações acontecessem".

 

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