物理學家在室溫條件下檢測到了「虛空」的聲音

物理學家在室溫環境下測量了「虛空」的聲音——這是我們通往聆聽宇宙的能力的重要一步。

如何測量虛空的聲音？不妨將其理解成無處不在的空間的「背景雜訊」與科學儀器相互作用的方式。

畢竟，整個宇宙都隨著量子起落而噼啪作響，為了能夠捕捉到遙遠天文巨人的微弱回聲——如黑洞合併過程中蕩漾的引力波漣漪——我們需要把量子噪音設為測量基點。

到目前為止，我們大多數人都知道真空並不是真的空無一物——它實際上充滿了隨漲隨消的量子泡沫(虛粒子對)。我們無法親耳聽到「泡沫破碎」的聲音，但對於用來測量時空微小扭曲的敏感設備，它們可以營造出相當于震耳欲聾的效果。

當粒子與LIGO這樣的探測器相互作用時就會產生被稱為量子輻射壓力的現象——LIGO是美國的激光干涉引力波天文台，3年多前正是它確認了引力波的存在。

這種量子輻射壓力成為一種可以干擾觀察結果的「雜訊」。但是，像其他量子現象一樣，我們通常需要在超低溫的環境才能檢測出量子輻射壓力。

但路易斯安那州立大學的一組研究人員在室溫下檢測到了這種量子效應。

這很有用，它意味著我們現在可以將這些發現應用到現實世界的儀器中。

實驗用到了微型版本的LIGO——完全版LIGO是一對相距近2000英里的觀測台。

通過比較兩束激光的光程差，2015年，LIGO發現了由13億光年外的一對黑洞相互旋轉引起的微小的空間震蕩。

黑洞合併聽起來極其宏大，但是可被檢測到的空間翹曲卻十分微小——約為質子直徑的1/1000。

是的，兩個質量相當於幾十個太陽的天體相互碰撞，才製造出如此微小的漣漪。

從那時起，我們一直期待能夠更好地測量大質量天體產生的空間震蕩。

儘管技術有所改進，我們仍然面臨難題——為了增強高版本LIGO的聽力，我們需要更敏感的設備。

物理學家Thomas Corbitt解釋說，為了使用更敏感的設備就要消除背景噪音。

這就是測量虛空的聲音的意義所在——通過確定LIGO等探測器中出現的量子輻射壓力，把背景噪音當做基準從測量結果中剝離出來。

這是重要的第一步。

我們可能無法阻止量子泡沫的漲落，但現在我們知道泡沫破碎時發出的聲音是什麼樣，忽略掉這些聲音，我們將能夠聽到巨大天體的微弱呼吸。

這項研究發表在Nature上。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！