حدود یک سال پیش بود که رصدخانه موج گرانشی تداخل لیزری (LIGO) بزرگترین دستاورد علمی سال 2016 را اعلام کرد. با این که اولین امواج گرانشی در سپتامبر سال 2015 کشف شدند؛ اما بعد از بررسیهایی بیشتری که انجام شد، دانشمندان در ماه ژوئن سال 2016 اعلام کردند که امواج گرانشی وجود دارند. به این ترتیب درستی بزرگترین پیشبینی آلبرت انیشتین در نظریهی نسبیت نشان داده شد.
اکنون مشخص شده است که حساسترین آشکارساز امواج فضا-زمان در جهان (LIGO) نیز بهترین تولیدکنندهی امواج گرانشی است. طبق گزارشی از ژورنال Science، بلیندا پانگ (Belinda Pang)، فیزیکدان انیستیتو تکنولوژی کالیفرنیا (Caltech) میگوید:
وقتی ما LIGO را برای تشخیص امواج گرانشی آماده میکنیم، به طور خود به خود آن را برای انتشار امواج گرانشی نیز بهینه میکنیم.
پانگ این سخن را در نشست جامعهی فیزیک آمریکا که مدتی پیش پیش برگزار شد، گفته است. اموج گرانشی نوعی از امواج هستند که هنگامی که اجرام بزرگ فضایی باعث پیچش فضا-زمان میشوند، به وجود میآیند. امواج گرانشی در حقیقت باعث کشیدگی فضا میشوند و آن طور که آلبرت انیشتین پیشبینی کرده است، توسط اشکال مشخصی از اجرام چرخان به وجود میآیند. با استفاده از آشکارسازهای دوقلوی فوقحساس در هانفورد واشنگتن و لیوینگاستون در لوئیزیانا، LIGO قادر است، کشیدگیهای ایجاد شده در فضا را ردیابی کند.
زمانی که فیزیکدانان موفق به کشف امواج گرانشی شدند، این فرضیه را مطرح کردند که حساسیت بالای آشکارسازهای آنها میتواند باعث تولید این امواج نیز شود. فیزیکدان فن ژانگ (Fan Zhang) از دانشگاه Normal پکن (Beijing Normal University) میگوید:
نکتهی اساسی در مورد این آشکارسازها این است که جفتی از امواج گرانشی را تولید میکنند. وقتی شما اثر کوپلینگ دارید، این اثر در دو جهت به وجود میآید.
تیم دانشمندان LIGO با استفاده از مدل ریاضی کوانتومی به بررسی دادههای خود پرداختند و نشان دادند که نظریهی آنها درست بوده است: آشکارسازهای آنها در واقع موجهای فضا-زمان کوچکِ بهینه و موثری تولید میکنند.
طبق نظریههای مکانیک کوانتوم اشیای کوچکی، همچون الکترون، در آنِ واحد قادرند در دو مکان حضور داشته باشند و برخی فیزیکدانان معتقد هستند که اشیای میکروسکوپیک را میتوان وارد شرایط مشابه حرکت کوانتومی کرد. پانگ معتقد است آشکارساز LIGO و امواج گرانشی تولید شده، ابزار مناسبی برای انجام این کار هستند.
با این که باقی ماندن در موقعیتهای حساس و زودگذر برای مدتزمان طولانی ممکن نیست، اما هر مقدار زمان سپری شده در این موقعیتها میتواند فهم ما را از مکانیک کوانتوم بیشتر کند. در این صورت ما میتوانیم مدت زمان لازم برای اتفاق افتادن واهمدوسی (decoherence) را اندازهگیری کنیم یا ببینیم که گرانش در به وجود آمدن وضعیتهای کوانتومی اشیای میکروسکوپیک چه نقشی دارد.
ییگوئی ما (Yiqui Ma)، یکی از فیزیکدانان فعال در Caltech و از همکاران پانگ این گونه توضیح میدهد:
این ایدهی بسیار جالبی است. اما انجام آن از لحاظ تجربی بسیار دشوار است. اما ما میگوییم که اگر شما قصد انجام این کار را دارید، LIGO بهترین مکان برای انجام آن است.
شناخت بیشتر ما از فعالیتهای کوانتومی نه تنها به ما کمک میکند که رایانههای کوانتومی بهتری بسازیم، بلکه ممکن است درک ما از جهان فیزیکی را به طور کامل دگرگون کند. آشکارساز LIGO در حال دریافت آپگریدهای جدید است که آن را قادر خواهد کرد تا امواج گرانشی ضعیفتر را ردیابی کند و در نهایت هدف دانشمندان ساخت آنتن فضایی تداخلسنج لیزری پیشرفته (Elisa) است، یک رصدخانهی فضایی امواج گرانشی.
در دهههای آینده نه تنها LIGO به طور مستمر به ردیابی و آشکارسازی امواج گرانشی خواهد پرداخت، بلکه میتواند روشهای پیشرفتهتری برای تولید آنها بیابد و در نتیجه درک ما از جهان کوانتومی را به شکل غیرقابل تصوری بهبود ببخشد.