Los espejos que detectan ondas en el espacio-tiempo se han congelado hasta casi el cero absoluto.

Los técnicos de LIGO examinan uno de los espejos del observatorio.

Los técnicos de LIGO examinan uno de los espejos del observatorio.
imagen: Laboratorio Caltech / MIT / LIGO

Un equipo de físicos dijo que pudieron casi congelar el movimiento de los átomos a través de cuatro espejos colgantes. Es una hazaña alucinante que pone a prueba las definiciones mismas de palabras aparentemente simples como “cuerpo” y “temperatura”. Así que abróchate el cinturón.

La configuración para este experimento fue LIGO, el Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser, donde los físicos buscan ondas en el espacio-tiempo causadas por la colisión de objetos masivos como agujeros negros. El observatorio se basa en cuatro espejos y láseres cuidadosamente colgados para detectar ondas gravitacionales que pasan, que mueven los espejos muy ligeramente, lo que hace que los láseres oscilen brevemente. Los investigadores detrás del experimento actual aprovecharon un descanso de LIGO en septiembre pasado para probar algo que no se había hecho antes.: Enfría un objeto a escala humana hasta el punto de que se pueden realizar observaciones cuantitativas sobre él. ellos Resultados Fue publicado hoy en la revista Science.

Puede enfriar un objeto colocándolo en el congelador, pero cuando es físico, también puede enfriar el objeto reduciendo su movimiento. A veces, esto significa aplicar una fuerza opuesta, en este caso, láseres, al cuerpo, para para ralentizar su movimiento aleatorioNariz y garganta en la escala atómica. Afortunadamente, LIGO ya está equipado con láseres, por lo que el equipo no tuvo que preocuparse por estropear la costosa configuración experimental.

“De hecho, podemos usar la misma capacidad que LIGO para hacer esta otra cosa, que es usar LIGO para medir el movimiento vibratorio aleatorio de estos espejos, y usar esa información que tenemos sobre el movimiento, y aplicar una fuerza opuesta”, dijo Viveshk. Sudhir, físico cuántico del MIT y coautor del estudio. Investigación, en una videollamada: “Sé que vas a evitar que los átomos se muevan”.

Aquí es donde se vuelve extraño. el equipo el no hizo láserfrio cualquier espejo en su lugar, cMovimiento colectivo reducido de los cuatro espejos a 77 nanokelvin, o 77 mil millonésimas de kelvin, justo por encima del cero absoluto. Este movimiento colectivo es lo que los físicos llaman su “sujeto”, aunque eso no encaja del todo con su definición cotidiana de la palabra. Este es ahora el objeto más grande que se ha enfriado a casi un estado fundamental cinético cuántico, en otras palabras, reposo completo a nivel atómico.

¿Por qué están haciendo tanto esfuerzo? Buscan comprender mejor cómo el mundo clásico, cosas que nos son familiares a usted y a mí, como sillas y gatos, interactúan con el sistema cuántico. Para hacer esto, sería útil tener un sistema grande y fácil de observar (como espejos) que se comporte como un sistema de escala cuántica. Los objetos de tamaño humano generalmente se ven afectados mucho por cosas como un discopor qué desde Cruce de trenes, viento, ondas sonoras de alguien hablando cerca, etc. Para mediciones precisas de fuerzas muy leves. Subterráneo y suspendido, LIGO está principalmente protegido de Estos factores ya. Pero para que el equipo actuara como un sistema cuántico, el equipo también necesitaba eliminar el ruido del calor.. La temperatura ambiente significa que el aire está lleno de energía. Pero cuanto más frío se pone, menos movimiento hay.

“Esta es una mejora impresionante con respecto a sus resultados anteriores en el enfriamiento de este modo mecánico masivo del sistema de espejos”, dijo Markus Aspelmayer, un físico cuántico de la Universidad de Viena que no está afiliado al último trabajo de investigación, en un correo electrónico. “Estoy de acuerdo con su afirmación de que este es un gran sistema para estudiar los efectos de la decoherencia en objetos supermasivos en un sistema cuántico”. Por decoherencia, Aspelmeyer se refiere a la forma en que las cosas pierden sus propiedades cuánticas.

Sudhir dijo que el siguiente paso del equipo sería probar el efecto de la gravedad en syapagando. La gravedad no se ha observado directamente en el mundo cuántico; IPodría ser que la gravedad sea la fuerza que solo actúa sobre mundo clásico. Pero si eso pasa presente en escalas cuánticas, Sistema de refrigerante en Lego—Realmente una herramienta muy sensibleGran lugar para buscar. La gravedad actúa intensamente sobre objetos masivos, por lo que ha como este tamaño Tema Trabajar con ella es un gran paso hacia la exploración de cómo la fuerza puede o no interactuar con el mundo cuántico.

Para Sudhir, parte de lo que es tan emocionante es la desregulación de estas leyes físicas. “Por qué … cualquier ley física que todos hayamos descubierto como humanos en la Tierra se aplica por igual muy muy lejos, ¿En algún lugar de otro rincón del universo? Sudhir dijo: “Ese no debería ser el caso. Sin embargo, lo es “.

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