العلماء اكتشفوا طريقة بسيطة جدًا لاكتشاف الموجات الجاذبية، يصعب تقريبًا تصديقها

نهج جديد للبحث عن الموجات الجاذبية

العلماء من جامعة ستوكهولم، نورديتا وجامعة تويبنغن اقترحوا طريقة مختلفة تمامًا لاكتشاف الموجات الجاذبية. بدلاً من قياس اهتزاز طول موجة الضوء في interferometers التي تقيس بالكيلومترات، يخططون لتسجيل تغير لون الفوتونات المنبعثة من الذرات.

لماذا هذا مهم
* الكواشف الحالية

يستخدم LIGO و Virgo و KAGRA مرايا بارتفاع يقارب ثلاثة كيلومترات. وبفضل ذلك فهي حساسة للموجات عالية التردد التي تنشأ عند اصطدام الثقوب السوداء الصغيرة والنجوم النيوترونية.

* الأحداث منخفضة التردد

اندماج الثقوب السوداء العملاقة ينتج موجات جاذبية بفترات تصل إلى عدة سنوات. لتسجيلها يلزم مرايا موزعة على مئات الآلاف من الكيلومترات – وهذا ممكن فقط في الفضاء (خطط للعام 2030).

* بديل مضغوط

طور علماء سويسريين نظرية تسمح بإنشاء كواشف محمولة لهذه الأحداث. سيجعل ذلك بناءها أسهل وأسرع بكثير.

كيف تعمل الفكرة الجديدة
1. تعديل الحقل الكمي – الموجات الجاذبية المتدفقة تغير قليلاً مرحلة المجال الكهرومغناطيسي حول الذرات.

2. الإشعاع العفوي – تمتص الذرات الطاقة، تنتقل إلى حالات موقوفة ثم تعود بعد فترة إلى المستوى الأساسي وتطلق فوتونات.

3. انحراف تردد الفوتونات – يؤدي التعديل إلى تحريك بسيط في تردد (لون) الفوتونات المنبعثة. هذا الانحراف يعتمد على اتجاه حركة الفوتونات.

حتى الآن لم تُسجَّل هذه التأثيرات لأن الموجات الجاذبية لا تؤثر على شدة الإشعاع العفوي؛ يبقى السطوع ثابتًا. ومع ذلك تتغير الخصائص الطيفية للضوء حسب قوة واتجاه الموجات – وقد تم تأكيد ذلك نظريًا بالفعل.

التنفيذ التكنولوجي
* ساعات ذرية – ستستخدم الكواشف الجديدة ساعات ذرية فائقة الاستقرار على ذرات منخفضة الحرارة.

* مدة الأحداث – تستطيع هذه الساعات تتبع عمليات تستمر لعدة سنوات، ما هو مثالي لمراقبة اندماج الثقوب السوداء العملاقة.

* المزايا – الصغر وسرعة الإطلاق مقارنة بال interferometers الليزرية الفضائية الضخمة.

الخطوات التالية
يشدد العلماء على ضرورة تحليل دقيق للضوضاء، لكن التقديرات الأولية تبدو واعدة. إذا تم تأكيد النظرية، ستظهر أجهزة مضغوطة تفتح فئة جديدة من الموجات الجاذبية التي لم تكن متاحة للمراقبة سابقًا.