據(jù)英國《自然》雜志25日發(fā)表的一項量子物理學最新研究，美國科學家團隊設(shè)計了一種將會影響下一代引力波探測器噪聲測量的機制，有助于開發(fā)降低這種噪聲的技術(shù)，從而大幅提高引力波探測的靈敏度。
引力波探測意味著人類在前往未知世界的路上更進了一步。但諸如升級改造后的美國激光干涉引力波天文臺（Advanced LIGO）、歐洲處女座引力波天文臺（VIRGO）和日本大型低溫引力波探測器（KAGRA）等頂尖設(shè)備，都需要高激光功率來探測引力波信號。雖然提高激光功率可以抵抗部分噪聲源，但是這樣卻會以量子輻射壓力噪聲（QRPN）的形式，限制引力波探測器的靈敏度。QRPN是由海森堡不確定性原理闡發(fā)的一種效應(yīng)。
雖然目前已提出了大量減輕這種量子噪聲的方法，但是要檢驗此類技術(shù)還需要付出進一步的努力，因為要在與引力波探測器相關(guān)的條件下，研究量子輻射壓力噪聲非常具有挑戰(zhàn)性。因此長期以來，研究人員一直難以調(diào)查量子輻射壓力噪聲可能對類似于Advanced LIGO的系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響。
此次，美國路易斯安那州立大學研究人員托馬斯·考比特及其同事，設(shè)計了一種最小化經(jīng)典噪聲的系統(tǒng)，以避免經(jīng)典噪聲掩蓋量子噪聲源的影響。實驗中，他們展示了量子輻射壓力噪聲可以在室溫條件下的廣泛頻率范圍內(nèi)被測量到，而且還會在2kHz—100kHz頻率之間影響其系統(tǒng)，該頻率范圍接近與引力波探測器相關(guān)的頻率范圍。
研究人員表示，他們的模型為檢測那些用以減少量子噪聲源的方法打造了一個平臺，這一設(shè)計的目標是大幅提高下一代引力波探測器的靈敏度。（記者張夢然）