Физик предложил эксперимент по управлению гравитационными волнами с помощью света
Немецкий физик-теоретик предложил революционную концепцию эксперимента, который теоретически мог бы позволить управлять гравитационными волнами с помощью света. Идея заключается в передаче крошечных порций энергии от световой волны к гравитационной, что сделало бы последнюю чуть более интенсивной, а первую — слегка изменило бы её частоту. Этот процесс, по замыслу автора, соответствовал бы передаче одного или нескольких гравитонов — гипотетических квантов гравитационного поля. Эксперимент также мог бы работать в обратном направлении, когда энергия передаётся от гравитационной волны к световой. Измерение подобных взаимодействий предоставило бы новые теоретические аргументы в давних дебатах о природе гравитации и её связи с квантовой механикой.
Автор концепции, Рафф Шютцхольд из Института исследований Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе, отмечает, что гравитация воздействует на всё, включая свет. Взаимодействие гравитационных и световых волн, хотя и чрезвычайно слабое, в принципе измеримо. Для этого потребовалось бы создать установку, в которой лазерные импульсы многократно — до миллиона раз — отражались бы между двумя гигантскими зеркалами, формируя оптический путь длиной около миллиона километров. После взаимодействия с гравитационной волной и прохождения по этому пути световые волны, наложившись друг на друга, создали бы интерференционную картину. Её анализ позволил бы выявить минимальные изменения частоты, свидетельствующие о переносе энергии, то есть о поглощении или излучении гравитонов.
Реализация такого эксперимента сопряжена с колоссальными техническими сложностями, и, по оценкам учёного, от идеи до воплощения могут пройти десятилетия. Однако работа может быть ускорена благодаря сходству предложенной схемы с существующими гравитационными обсерваториями, такими как LIGO. Более того, использование квантово-запутанных фотонов в световых импульсах могло бы значительно повысить чувствительность установки. В перспективе подобный интерферометр позволил бы не только пассивно наблюдать, но и активно влиять на гравитационные волны, а также получить информацию о квантовом состоянии самого гравитационного поля.
Хотя прямо обнаружить гравитоны в таком эксперименте не удастся, он способен предоставить косвенные свидетельства в пользу их существования. Если предсказанные интерференционные эффекты при взаимодействии света и гравитации будут зафиксированы, это станет серьёзным аргументом в пользу квантовой природы гравитации. В противном случае современные теоретические представления, включая концепцию гравитона, могут быть поставлены под сомнение.
Детали концепции в научном журнале Physical Review Letters.