Гравитационните вълни оставят отпечатък върху светлината, излъчвана от атомите

Ваня Милева Последна промяна на 22 April 2026 в 00:00 5201 0

Отпечатък на гравитационни вълни върху спонтанно излъчване.

Кредит Stockholm University
Отпечатък на гравитационни вълни върху спонтанно излъчване.

Гравитационните вълни са вълни в пространство-времето, причинени от бурни космически събития, като например сливането на черни дупки. Досега директните откривания се основаваха на измерване на миниатюрни промени в разстоянията с помощта на инструменти с километричен мащаб.

В ново теоретично проучване, прието за публикуване в Physical Review Letters, изследователи от Стокхолмския университет, Nordita (Северния институт за теоретична физика) и Университета в Тюбинген предлагат нетрадиционен подход: проследяване на това как гравитационните вълни изкривяват светлината, излъчвана от атомите.

Изследването описва потенциален метод за откриване, но експериментална демонстрация все още не е проведена.

Когато атомите се "възбудят" (т.е. влязат в по-високо енергийно състояние поради притока на енергия), те естествено се релаксират, излъчвайки светлина с характерна честота – квантов процес, наречен спонтанно излъчване. Това се случва чрез взаимодействието им с квантовото електромагнитно поле.

"Гравитационните вълни модулират квантовото поле, което от своя страна влияе върху спонтанното излъчване", обяснява Йежи Пачос (Jerzy Paczos), докторант в Стокхолмския университет. "Тази модулация може да измести честотите на излъчените фотони в сравнение със случая без вълни."

Екипът прогнозира, че емисията ще стане зависима от посоката: атомите излъчват фотони с еднаква обща скорост – поради което този ефект е бил пренебрегван досега – но честотите на фотоните варират в зависимост от посоката на емисията. Този насочен спектрален патерн би кодирал посоката и поляризацията на вълната и би могъл да помогне за разграничаване на сигнала от шума.

Нискочестотните гравитационни вълни са важна цел за бъдещите космически обсерватории. Авторите отбелязват, че тесните оптични преходи, използвани в платформите с атомни часовници, осигуряват продължителни периоди на взаимодействие, което прави системите със студени атоми потенциално обещаваща тестова платформа.

Атомите излъчват светлина, точно като музикален плейър, който поддържа постоянен тон, но гравитационната вълна променя звука на тона в различни направления.

"Нашите открития могат да проправят пътя към създаването на компактни устройства за измерване на гравитационни вълни, където съответният атомен ансамбъл е с милиметров размер", отбелязва Навдийп Аря (Navdeep Arya), постдокторант в Стокхолмския университет. "Необходим е задълбочен анализ на шума, за да се оцени практическата осъществимост, но първоначалните ни оценки са обещаващи."

Справка: Jerzy Paczos, Navdeep Arya, Sofia Qvarfort, Daniel Braun, Magdalena Zych. Gravitational Wave Imprints on Spontaneous Emission. Physical Review Letters, 2026; 136 (11). DOI: https://doi.org/10.1103/1gtr-5c2f

Източник: Gravitational waves leave imprints on light emitted by atoms, Stockholm University

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !