美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）用來探測時空漣漪的一組4面鏡子已經(jīng)被冷卻到幾乎最低能量狀態(tài)。
這些鏡子標(biāo)記出了迄今為止如此接近這種寒冷的量子態(tài)的最大物體。相關(guān)研究結(jié)果6月18日發(fā)表于《科學(xué)》。
在量子尺度上，溫度和運動是一樣的：一個粒子振動得越多，它就越熱。這些振動必須被移除才能使物體進入基態(tài)。到目前為止，研究人員只在質(zhì)量不到1克的物體上實現(xiàn)過。
現(xiàn)在，美國麻省理工學(xué)院Chris Whittle團隊已經(jīng)將一個有效質(zhì)量為10千克的系統(tǒng)，從室溫冷卻到77納米開爾文，即接近絕對零度。
具體而言，整個系統(tǒng)由4面鏡子組成，每面鏡子重40千克，但它們一起振動時，就像一個10千克的物體。
該團隊利用LIGO眾多反饋系統(tǒng)中的一個實現(xiàn)了這一目標(biāo)。在這個反饋系統(tǒng)中，一束光照射在一面鏡子上以測量它的振動，然后用一個電磁場減緩它的運動。
Whittle表示，這有點像在蕩秋千，人們能用與秋千擺動相反的作用力讓秋千停下來。
由于研究人員想要消除的振動非常微小，他們需要極其精確地測量振動以施加正確的推力，這也是他們使用LIGO精確系統(tǒng)進行這項工作的原因之一。
通過該方法，他們在給定時間內(nèi)將系統(tǒng)中振動的平均數(shù)量從大約10萬億減少到略低于11個。
研究人員表示，該研究有助于解釋為什么人們通?？床坏搅孔討B(tài)的宏觀物體，一些物理學(xué)家認(rèn)為這可能是由于引力的影響。
研究小組成員Vivishek Sudhir說：“想要測試這一點，需要滿足兩個條件——足夠大的物體并讓這個物體處于量子狀態(tài)，這樣就可以測量引力對它的影響。”
Sudhir表示，利用這種量子態(tài)也可以讓LIGO等科學(xué)儀器實現(xiàn)更高的精度，但這是遙遠(yuǎn)的未來。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1126/science.abh2634

《中國科學(xué)報》 (2021-06-22 第1版 要聞 原標(biāo)題為《為探量子引力，LIGO“凍”至接近絕對零度》)

編輯 | 趙路排版 | 志海