Fotoni "Entagled" per Onde Gravitazionali

[Gaetano M.]

Quest'articolo racconta un'idea molto interessante:
https://phys.org/news/2017-05-physic...sensitive.html

Tradotto:

Fisici usano l’entaglement “fantasma” di Einstein per inventare un rivelatore supersensibile di onde gravitazionali

La prima rivelazione diretta di onde gravitazionali, un fenomeno predetto da Einstein nel 1915 nella teoria della relatività generale, è stata riportata dagli scienziati nel 2016.
Attrezzati con questa scoperta del secolo, i fisici in giro per il mondo stanno pianificando nuovi e migliori rivelatori di onde gravitazionali.
Il fisico Chunnong Zhao e i suoi studenti PHD Haixing Miao e Yiqiu Ma sono membri di una squadra internazionale che ha creato un nuovo progetto particolarmente eccitante di rivelatore di onde gravitazionali..
Il nuovo progetto è una reale svolta perché può misurare I segnali al di sotto di un limite che precedentemente si credeva fosse una barriera insuperabile. I fisici chiamano questo limite il limite quantistico standard. È stabilito dal principio di incertezza quantistica.
Il nuovo progetto pubblicato su Nature questa settimana, mostra che questo può non essere più una barriera. Usando questo e altri nuovi metodi può permettere agli scienziati di monitorare le collisioni e gli “spacequakes” dei biuchi neri attraverso l’intero universo visibile.

Come lavorano i rivelatori di onde gravitazionali

Le onde gravitazionali non sono vibrazioni che viaggiano attraverso lo spazio, ma piuttosto vibrazioni dello spazio stesso. Loro ci hanno già detto di una grande inattesa popolazione di buchi neri. Speriamo inoltre che lo studio delle onde gravitazionali ci aiuterà a capire meglio il nostro universo.
Ma le tecnologie dei rivelatori di onde gravitazionali probabilmente avranno enorme importanza al di là di quest’aspetto della scienza, perché ci stanno insegnando come misurare quantità piccolissime di energia..
I rivelatori di onde gravitazionali usano raggi laser per individuare piccolissime vibrazioni dello spazio create quando I buchi neri collidono. Le collisioni creano vaste esplosioni gravitazionali. Sono le più grandi esplosioni conosciute nell’universo, convertendo la massa direttamente in vibrazioni di puro spazio.
Prende enormi quantità di energia da trasformare in curvature e increspature dello spazio. I nostri rivelatori, dispositivi squisitamente perfetti che utilizzano grandi specchi con laser esageratamente potenti, devono misurare allungamenti di spazio di appena un miliardesimo di miliardesimo di metro su di una scadi di quattro chilometri. Queste misure rappresentano già la più piccola quantità di energia mai misurata. Ma per gli astronomi delle onde gravitazionali non è ancora abbastanza. Hanno bisogno ancora di più sensibilità per essere in grado di sentire molti più "suoni" gravitazionali previsti, incluso il suono del momento in cui l'universo è stato creato nel big bang.
Questo è dove vuole arrivare il nuovo progetto.

Un’idea fantasma da Einstein

Il nuovo concetto è fonfato su di un lavoro originale di Albert Einstein.
Nel 1935 Albert Einstein insieme a Boris Podolsky e Nathan Rosen cercarono di destituire di fondamento la teoria della meccanica quantistica mostrando l’assurdità della predetta correlazione tra particelle largamente distanti.
Einstein ha dimostrato che se la teoria quantistica fosse corretta, allora coppie di oggetti molto distanziati potrebbero essere “entangled” come due mosche inpigliate in una rete di ragno. Magicamente, l'entanglement non diminuiva, per quanto lontano si spostano gli oggetti
Einstein chiamò l’”entanglement” azione fantasma a distanza. Era sicuro che l sua scoperta avrebbe eliminato una volta per tutte la meccanica quantistica, ma questo non è successo.
Sin dal 1980 I fisici hanno dimostrato in continuazione che l’entaglement quantistico è reale. Per quanto la detestasse, la previsione di Einstein era giusta e con suo gran dispiacere, la teoria quantistica era corretta. Le cose potevano essere impigliate a distanza.
Oggi I fisici hanno usato l’azione fantasma, e la teoria dell’entaglement è stata imbrigliata per la trasmissione di codici segreti che non possono essere intercettati.
Nel mondo, organizzazioni come Google IBM e laboratory accademici stanno provando a creare computer quantistici si basano sull’entaglement.
E adesso Zhao e colleghi vogliono usare il concetto di entaglement per creare il progetto di un nuovo rivelatore di Onde Gravitazionali.

Un nuovo metodo per misurare le Onde Gravitazionali

L'aspetto emozionante del nuovo progetto del rivelatore è che è in realtà solo un nuovo modo di operare con i rivelatori esistenti. Utilizza semplicemente il rilevatore due volte.
Una volta, i fotoni nel rivelatore vengono modificati dall'onda gravitazionale in modo da acquisire le onde. La seconda volta, il rivelatore viene utilizzato per modificare l'entanglement quantistico in modo tale che il rumore dovuto all'incertezza quantistica non viene rilevato.
L'unica cosa che viene rilevata è il movimento degli specchi distanti causati dall'onda gravitazionale. Il rumore quanti stitico derivante dal principio di indeterminazione non compare nella misurazione.
Per farlo funzionare, è necessario iniziare con fotoni entangled che vengono creati da un dispositivo chiamato spremitore quantistico. Questa tecnologia è stata utilizzata per l'astronomia delle onde gravitazionali presso l'Australian National University, ed è ora una tecnica consolidata.
Come molte delle idee migliori, la nuova idea è una cosa molto semplice, ma uno che ha avuto un'intuizione enorme da riconoscere. Si Inietta una quantità minuscola di luce compressa da una spremitore quantistico, e si usa due volte!
Around the world physicists are getting ready to test the new theory and find the best way of implementing it in their detectors. One of these is the GEO gravitational wave detector at Hannover in Germany, which has been a test bed for many of the new technologies that allowed last year's momentous discovery of gravitational waves.
In tutto il mondo i fisici si stanno preparando per testare la nuova teoria e trovare il modo migliore per attuarla nei loro rivelatori. Uno di questi è il rivelatore d'onde gravitazionali GEO a Hannover, in Germania, che è stato un banco di prova per molte delle nuove tecnologie che hanno permesso la rilevante scoperta dell'anno scorso delle onde gravitazionali.

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