Dünyanın en hassas masa üstü interferometri sistemi (LIGO gibi kilometrelerce uzunluktaki yerçekimsel dalga dedektörlerinin minyatür versiyonu) ilk bilim çalışmasını tamamladı.
Cardiff Üniversitesi Fizik ve Astronomi Okulu merkezli Kuantum Geliştirilmiş Uzay-Zaman ölçümü (QUEST) deneyi, uzay-zamanın temel doğasını ortaya çıkarmayı amaçlıyor.
QUEST, insan saçının genişliğinden 100 trilyon kat daha küçük uzunluktaki değişiklikleri ölçebiliyor ve yalnızca üç saatlik bir deneyde hassasiyet açısından yeni bir rekor kırdı.
Bu rekor kıran hassasiyet seviyesi, araştırmacıların uzay-zaman, yerçekimi ve karanlık maddenin varlığı hakkında yeni fizik çalışmalarına yardımcı olacak.
Deneysel sonuçları, burada sunulmuştur. Fiziksel İnceleme Mektuplarıaraştırmacıların erken evrendeki kaynaklardan veya minyatür kara deliklerden yayılabileceğine inandıkları çok yüksek frekanslı kütleçekim dalgalarının varlığına yeni sınırlar getirdi.
Ekibe göre, deneyin geliştirilmesi ve devreye alınmasından elde edilen bilgiler, yeni nesil yerçekimi dalgası dedektörlerine de katkıda bulunacaktır.
Cardiff Üniversitesi Yerçekimi Araştırma Enstitüsü’nde doktora araştırması yürüten Enrico-Fermi Araştırmacısı baş yazar Abhinav Patra, “Deneyimiz, uzay-zamanın ‘kuantize’ olup olmadığı sorusuna cevap vermeye çalışıyor” diye açıklıyor.
“Modern fizik, uzay ve zamanı iki ayrı şey olarak değil, tek bir fiziksel varlık olarak ele alıyor. Üzerinde çalıştığımız problem, mümkün olan en küçük uzay-zaman birimini oluşturmayı amaçlıyor. Bu şekilde, 20. yüzyıl boyunca elektrik alanları ve manyetik alanlar gibi diğer benzer varlıkların kuantize edildiğini kanıtlayan deneylerin sonuçlarını takip ediyor.
“QUEST’in uzun vadeli hedefi bu. Bu çalışmada bu hedefe doğru ilk adımları atıyoruz ve bunu yaparken laboratuvarda tek bir masaya sığacak kadar küçük cihazlarla rekor kıran bir hassasiyet seviyesine ulaşıyoruz.”
QUEST gibi bir masa üstü deney, araştırmacılara karanlık maddeden veya kuantum yerçekiminden gelen temel bilim sinyalleri için aramaları optimize etme esnekliği sunuyor; bu, uzay-zamanın doğası gereği kuantum olsaydı nasıl davranacağını açıklayan bir teori.
Kuantum uzay-zamanı, son elli yıldır fizik alanında aktif bir araştırma konusu olmuştur.
Kozmolojik araştırmalardan havaya kaldırılan elmaslara kadar uzanan hem teorik hem de deneysel çalışmalar yapılmış olup, birçoğu şu anda geliştirilme aşamasındadır.
Bunun yerine Cardiff ekibi, yerçekimi dalgası araştırmalarındaki 50 yılı aşkın uzmanlığını soruna yöneltti ve bu amaçla masa üstü interferometreleri kullanan ilk ekip oldu.
Yerçekimi Araştırma Enstitüsü’nden ortak yazar Profesör Hartmut Grote şunları söyledi: “Kuantum yerçekimi teorileri kendilerini uzay-zamandaki dalgalanmalar olarak gösterebilir ve interferometreler bunu ölçmede çok başarılıdır.
“QUEST, kuantum yerçekimi sorununa interferometrik bir yaklaşımdır. Dolayısıyla kuantum yerçekimini incelemek için yerçekimi dalgalarının interferometrik tespiti için yapılan teknolojik gelişmelerden öğrenilen tüm dersleri kullanır.
“Bu çalışmada, masa üstü interferometrelerin ne kadar hassas olabileceğini gösteriyoruz. İki bağımsız cihazda ortak sinyalleri arayan bir korelasyon tekniği geliştirdik. Bu, rekor kıran hassasiyetle çok yüksek frekanslı yerçekimsel dalgaları aramamıza olanak sağladı.”
QUEST deneyinin tasarlanması, kurulumu ve devreye alınması ekibin dört yılını aldı.
Şimdi, aylarca sürecek bir bilim çalışması yürütmek için çalışıyorlar; bunun, uzay-zaman dalgalanmalarının ve kütleçekim dalgalarının incelenebileceği hassasiyeti daha da artıracağını söylüyorlar.
