(Imagem: © LIGO Collaboration)
Os efeitos quânticos estão nos empurrando o tempo todo, e agora temos evidências observacionais desse fato um tanto desconcertante.
Pesquisadores da Colaboração Científica do Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser (LIGO) mediram o pequeno chute transmitido ao equipamento requintadamente sensível por flutuações quânticas, segundo um novo estudo.
E esse chute é realmente minúsculo, movendo 88 libras do LIGO. (40 kg) espelha apenas 10-20 metros, descobriram os cientistas.
“Um átomo de hidrogênio tem 10-10 metros, então esse deslocamento dos espelhos é para um átomo de hidrogênio o que é um átomo de hidrogênio para nós – e medimos isso”, disse o co-autor do estudo, Lee McCuller, cientista do Instituto de Massachusetts. do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial, do MIT, disse em comunicado.
Outros grupos de pesquisa mediram esses efeitos quânticos antes, mas nunca nessa escala. Os espelhos LIGO são cerca de 1 bilhão de vezes mais pesados do que os objetos “chutados” observados anteriormente, disseram os membros da equipe de estudo.
O projeto LIGO busca ondas gravitacionais – as ondulações no espaço-tempo causadas pela aceleração de objetos maciços – usando dois detectores, um em Livingston, Louisiana e outro em Hanford, Washington.
Cada detector é uma instalação em forma de L com pernas de 2,5 milhas (4 quilômetros) de comprimento. Um laser no ponto crucial do “L” brilha nessas pernas, e 88 libras. espelhos no final de cada retorno dos raios. Se os raios refletidos retornam ao ponto crucial em momentos ligeiramente diferentes, é uma evidência potencial de uma onda gravitacional que distorce o tecido do espaço-tempo nas pernas.
A equipe do LIGO usou essa estratégia com grande efeito. A colaboração agora tem cerca de uma dúzia de detecções confirmadas de ondas gravitacionais, incluindo a primeira descoberta desse tipo, realizada em setembro de 2015. A maioria desses eventos envolve a fusão de buracos negros, mas dois foram causados pela colisão de superdensas cidades. cadáveres estelares de tamanho conhecido como estrelas de nêutrons.
Os detectores LIGO são incrivelmente sensíveis e profundamente protegidos do ruído; eles precisam ser, ou então seriam incapazes de captar ondas gravitacionais. Para fazer a detecção inovadora de 2015, por exemplo, é necessário medir uma mudança de distância 1.000 vezes menor que a largura de um próton, disseram os membros da equipe.
O novo estudo aproveita essa sensibilidade e a leva para outro nível. Os pesquisadores, liderados pelo estudante de física do MIT, Haocun Yu, usaram um “espremedor quântico”, um instrumento adicional que eles construíram recentemente, permitindo que “sintonizassem” o ruído quântico dentro dos detectores. Esse ruído é criado por partículas minúsculas surgindo dentro e fora da existência, um crepitar constante que permeia o universo.
“Pensamos no ruído quântico como distribuído por diferentes eixos, e tentamos reduzir o ruído em algum aspecto específico”, disse Yu no mesmo comunicado.
A equipe do estudo mediu o ruído total – tanto quântico quanto “clássico”, causado por vibrações comuns – dentro do detector. Então, com a ajuda do espremedor, subtraíram o ruído clássico durante a análise dos dados. Este trabalho revelou que flutuações quânticas na luz do laser por si só podem mover os espelhos detectores, que pendem dos pêndulos em uma configuração de suspensão quádrupla, por 10 ^ -20 metros.
Esse número está de acordo com as previsões feitas pelos teóricos, disseram os membros da equipe.
O novo estudo, publicado quarta-feira (1 de julho) na revista Nature, tem mais do que apelo. O espremedor quântico permite que a equipe do LIGO “manipule o ruído quântico do detector e reduza seus chutes aos espelhos, de uma maneira que possa melhorar a sensibilidade do LIGO na detecção de ondas gravitacionais”, disse Yu.
Publicado em 03/07/2020 18h20
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