Gli specchi del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) possono muoversi in risposta a piccoli effetti quantici. Questo è quanto emerge da uno studio, pubblicato sulla rivista Nature, condotto dagli esperti del Laboratorio LIGO e del Massachusetts Institute of Technology, che hanno misurato gli effetti delle fluttuazioni quantistiche su oggetti in scala umana, in questo caso sugli specchi dell’osservatorio, che pesano circa 40 kg.
“L’universo, visto attraverso la lente della meccanica quantistica, è uno spazio rumoroso e scoppiettante in cui le particelle si muovono costantemente, generando uno sfondo di rumore quantico i cui effetti sono solitamente molto difficili da osservare per la bassa entità”, spiega Lee McCuller del Kavli Institute for Astrophysics del MIT, spiegando che lo spostamento è davvero minimo, di circa 10 elevato alla -20 metri e per rilevarlo gli scienziati hanno utilizzato uno strumento speciale, chiamato “quantum squeezer”. “Il quantum squeezer ha lo scopo di aumentare la sensibilità di LIGO nel rilevare le onde gravitazionali”, aggiunge Haocun Yu, laureato in Fisica presso il MIT.
“Uno degli aspetti più interessanti di questo studio è che ci ha permesso di osservare effetti quantici su oggetti in grandezze a cui siamo abituati. Perfino noi esseri umani veniamo continuamente investiti dalle particelle, ma la nostra energia termica è troppo elevata perché sia possibile misurare il movimento che deriva da questo impatto”, continua Nergis Mavalvala, docente presso il MIT.
“LIGO è progettato per rilevare le onde gravitazionali che arrivano sulla Terra da fonti che si trovano a miliardi di anni luce di distanza, abbiamo semplicemente aumentato la sensibilità del rilevatore in modo da renderlo adatto a cogliere anche le oscillazioni dovute alla fluttuazione quantistica”, precisa Lisa Barsotti del MIT, specificando che il team ha fatto in modo di eliminare i disturbi di fondo per cogliere il segnale cercato. “La compressione del rumore quantico a diverse angolazioni produce rapporti diversi di rumore di fase e ampiezza all’interno dei rivelatori di LIGO. Abbiamo impostato lo squeezer su 12 diverse angolazioni, il risultato e’ stato che siamo stati in grado di misurare le correlazioni tra le varie distribuzioni del rumore quantico nel laser e il movimento degli specchi“, afferma l’esperta.
“Riducendo il rumore quantico di fondo nelle misurazioni di LIGO, siamo stati in grado di effettuare rilevazioni più precise del limite quantico standard, e speriamo che in futuro il sistema possa raccogliere fonti più deboli e più distanti di onde gravitazionali”, concludono gli autori.
