Фізики охолодили масивний об’єкт майже до абсолютного нуля

17

Обсерваторія ligo — один з двох головних інструментів для реєстрації гравітаційних хвиль. Ця «брижі простору-часу» була передбачена ще ейнштейном, але експериментально підтвердити її існування вдалося лише на сотню років пізніше, перш за все за допомогою інструменту ligo. Проект являє собою пару рознесених на тисячі кілометрів обсерваторій, в кожній з яких лазерні промені рухаються по г-подібній вакуумованій трубі, відбиваючись дзеркалами.

Інтерференція цих променів дозволяє помітити найменшу зміну розмірів плечей, викликане проходженням невидимих хвиль гравітації. Зрозуміло, що точність роботи лазерного інтерферометра залежить від точності положення його елементів, перш за все дзеркал. Тому самі вони зроблені важкими (40 кілограмів), підвішені на міцних тросах, а демпфуюча система автоматично реєструє і нейтралізує будь-яке коливання.

А недавно вчені з колаборації ligo змогли практично позбавити таке дзеркало і від теплового шуму, охолодивши його майже до абсолютного нуля. За їхніми словами, це перший випадок, коли макроскопічне тіло було охолоджене майже до основного енергетичного стану, при якому рух частинок зупиняється. Про роботу розповідається в статті, опублікованій в журналі science.

Зрозуміло, ніякий існуючий морозильник не дозволить охолодити об’єкт до мінус 273,15 °с.однак температура — це прояв руху частинок, і для такого охолодження можна мінімізувати рух. З цією метою до них можна докласти силу, що протидіє коливанням. Для точної реєстрації таких коливань автори використовували лазери самого інтерферометра ligo. А для їх нейтралізації до дзеркал підвели електроди, які дозволяли точно зміщувати їх за допомогою струму.

Застосувавши такий новий механізм в системі з чотирьох збалансованих 40-кілограмових дзеркал лазерного інтерферометра, вчені мінімізували її рух, охолодивши до неймовірних 77 нанокельвінів (77 мільярдних градуса вище абсолютного нуля температури). Очікується, що це дозволить підвищити чутливість гравітаційно-хвильової обсерваторії.