Physik verzeichnete Quanten-Rauschen im Labor LIGO – was muss ich wissen?

Durch die Arbeit des Labors LIGO VIRGO Wissenschaftler konnten erkennen, dass Gravitationswellen

Forscher aus dem Projekt LIGO zeigten, wie der superfeine Einstellung der Geräte ermöglicht es Ihnen, die Grenzen der grundlegenden Gesetze der Physik. Laser-интерферометрическая gravitativ-Wave Observatory (LIGO) erkennt Gravitationswellen, die durch die katastrophalen Ereignisse im Universum, wie die Verschmelzung von Neutronensternen und schwarzen Löchern. Diese räumlich-zeitliche Schwankungen ermöglichen den Wissenschaftlern beobachten, die Gravitations-Effekte unter extremen Bedingungen und erforschen grundlegende Fragen über das Universum und seine Geschichte. Vor kurzem Wissenschaftler haben die Bewegung der massiven Objekt — Spiegel Detektor — unter der Wirkung der Quanten-Effekte. Aber was bedeutet das?

Was ist Quanten-Rauschen?

Vor Kurzem Physikern gelungen, die Messen die Verschiebung einen großen Spiegel LIGO-Detektor, dessen Gewicht erreicht vierzig Kilo. Wir werden erinnern, dass die internationale mit rund 40 Forschungsinstitute und über die Analyse der Daten, die vom Detektor und von anderen Observatorien, arbeiten mehr als 600 Wissenschaftler. Die Hauptaufgabe LIGO ist die Erkennung und Registrierung von Gravitationswellen kosmischen Ursprungs, die erstmals von Albert Einstein vorhergesagt wurden in der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) im Jahr 1916.

Wie die Ergebnisse der Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift 40-Pfund-Spiegel LIGO bewegen können als Antwort auf die winzigen die Quanteneffekte, die so genannte Quanten-Rauschen. In der Physik Quanten-Rauschen bezieht sich auf die Unsicherheit der physikalischen Größe, was durch seine Quanten-Ursprung. Im Allgemeinen Quanten-Rauschen ist eine der fundamentalen Quanten-Gesetze: heisenbergsche Unschärferelation, unter denen bestimmte physikalische Größen können nicht gleichzeitig eine absolut genaue Werte.

Verbesserung der LIGO-Instrumente und Geräte in der Zukunft öffnet viele Geheimnisse des Universums

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In einfachen Worten, einige Werte Messen nicht möglich, da die physikalischen Gesetze erlauben dies nicht. In der Praxis bedeutet dies, dass die Daten in jedem Messgerät vorhanden Quanten-Rauschen, das ist so klein, dass die verloren in der stärkeren Rauschen, und noch ist es nicht zu beheben. Allerdings Physikern gelungen Messen eine winzige Verschiebung сорокакилограммового Spiegel Detektor LIGO. Um besser zu verstehen, was geschieht, stellen Sie sich vor, was geregelt Verschiebung mehrfach kleiner als die des Wasserstoffatoms. Aber warum dieses fest «Quanten Schauer» wichtig für die moderne Wissenschaft?

Wie funktioniert LIGO?

Da die Heisenberg-Unschärferelation besagt, dass mit einer absoluten Genauigkeit von ein paar Messen physikalische Größen nicht, die Unsicherheit, doch kann zu verringern, in einer von Ihnen, gleichzeitig die Erhöhung der in der anderen. Genau so Taten Physik in der Studie – Sie verringerten Quanten-Rauschen und überprüft, hat sich nicht verändert, ob der Allgemeine Lärm von allen Quellen und wenn ja, wie. Dazu verwendeten Sie ein spezielles Gerät, mit dessen Hilfe gelungen, die Messen den Beitrag der Quanten-Rauschen im offset-Spiegel LIGO.

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Wir werden daran Erinnern, dass im Kern Detektoren LIGO sind Laser-Interferometer km langen Skala, die Messen Sie den Abstand zwischen 40-kg-hängenden spiegeln mit der bestmöglichen Genauigkeit, jemals erreichten. Beispiellosen Empfindlichkeit von LIGO erreicht Dank modernster Technik, die für die Unterdrückung der Vibrations-und thermischen Rauschen in den Detektoren. Gerade auf solchen Ebenen der Empfindlichkeit im Spiel kommt die Quantenmechanik: die Forscher verwendeten den Druck des Lichts auf die Spiegel und die Anzahl der Photonen im Laserstrahl. Von wesentlicher Bedeutung ist dabei die Position der Spiegel, da nur die erste der beiden Variablen hat einen Einfluss auf Sie.

LIGO Projekt vorgeschlagen wurde in 1992 von Kip Thorne, Ronald Древером der California Institute of Technology und Rainer Вайссом vom Massachusetts Institute of Technology.

es ist Wichtig zu verstehen, dass die Gesetze der Quantenmechanik zugrunde liegen moderne Technologien wie Computer, Smartphone und jedem Elektrogerät. Wir wissen, dass die Quanten-Gesetze arbeiten.

So ist es Forschern gelungen, zu beweisen, dass Quanten-Rauschen LIGO ist die Unsicherheit im Druck des Lichtes. Alle der oben genannten bedeutet, dass auf der Deponie LIGO Physik konnten einen Blick unter so genannten Standard-Quanten-Limit – Grenze, wenn in Maßen verwendet werden nur Natürliche Quanten-Zustände.

Im Experiment verwendet wurde неклассический «komprimiertes Licht» das reduziert der Laser-Quanten-Fluktuationen des Feldes. Vor ein paar Jahren diese Art von Quanten Verhalten wäre zu schwach, um ihn zu beobachten. Aber die neuen Messmethoden erlauben zusätzlich erweitern Physik und zukünftige Verbesserungen und die Modernisierung der Instrumente erzielen eine verbesserte Empfindlichkeit bereits vorhandenen Geräte. Dies bedeutet, dass wir in der Zukunft schaffen können Gravitations-Wellen-Technologien, die es erlauben, genauer zu durchdringen in der Raum-Zeit und zu entdecken . So wartet auf uns mit Ihnen eine Reihe von spannenden wissenschaftlichen Entdeckungen.