理論預言:引力波可在原子光譜留痕

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理論研究預測,引力波會使原子釋放的光線具有某種特征。


引力波會取決于光釋放的方向來改變原子釋放的光的頻率(顏色)。對于頻率改變的精確測量可以提供一個用于檢測引力波的新方法。

諸如黑洞的誕生這類劇烈的宇宙事件產生的引力波會在時空中傳播。目前為止其直接檢測依靠測量在千米規模的儀器上微小距離的改變。在一個發表在《物理評論快報》的新研究理論中,斯德哥爾摩大學、北歐理論物理研究所和蒂賓根大學的研究者提出了一個非常規方法:追溯引力波如何重塑原子釋放的光。該工作描述了一個可能的引力波檢測路線,但一個實驗性的證明仍需在未來才能實現。


當原子被激發,它們必然躍遷并且釋放特定頻率的光——一個被稱為自發釋放的量子過程。這個過程發生在原子和電磁場的相互作用中。

斯德哥爾摩大學的博士生杰里茲·帕科斯說:“與無波的情況相比,依次影響自發釋放的量子場可以改變光子的頻率。”

該團隊預測原子釋放光子是方向相關的:原子釋放光子的速率相同是直到現在該效應都被忽視的原因,但是光子頻率會隨著釋放方向的不同而變化。定向光譜的方式會編碼波的方向和偏振并且可以幫助區別來自于噪音的信號。


低頻引力波是未來宇宙觀測的主要目標。研究者指出用于在原子鐘平臺上的提供長時間的相互作用可能會使冷原子系統變成有希望的試驗臺。

原子發光的狀態,恰似一臺音調恒定的音樂播放器,而引力波的經過,會讓這一 “音調” 在不同方向上產生微妙變化。斯德哥爾摩大學博士后研究

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