Американские физики впервые пытаются поймать квант гравитации

Исследователи из Технологического института Стивенса и Йельского университета запустили экспериментальную программу, целью которой является регистрация гравитонов — гипотетических квантовых частиц, переносящих гравитационное взаимодействие.

Проект возглавляют физики Игорь Пиковски из Института Стивенса и Джек Харрис из Йельского университета. Финансирование обеспечивает Фонд У. М. Кека.

В основе эксперимента лежит резонатор сантиметрового размера, заполненный сверхтекучим гелием. Гелий охлаждается до состояния, при котором он переходит в основное квантовое состояние и становится неподвижным. При прохождении гравитационной волны через лабораторию резонатор получает минимальный энергетический импульс, соответствующий одному гравитону. Эта энергия преобразуется в фонон — квант колебаний. Высокоточные лазеры фиксируют возникающую вибрацию.

Гравитационные волны возникают при столкновении чёрных дыр и других масштабных космических событиях. Детекторы LIGO впервые зарегистрировали их в 2015 году, однако до сих пор никому не удавалось зафиксировать отдельные кванты гравитационного излучения.

Существование гравитонов теоретически предсказано, но экспериментально не подтверждено. Их обнаружение позволило бы связать общую теорию относительности Эйнштейна с квантовой механикой. В 2024 году учёные заявили, что современные квантовые технологии делают такой эксперимент технически осуществимым.

Исследователи уже масштабировали систему до уровня граммов, сохранив необходимую чувствительность. Следующий этап предполагает создание детекторов килограммового масштаба.