Шаг к разгадке тайн Вселенной. Учёные создали датчик для поиска тёмной материи и гравитационных волн

Это изобретение подтвердило эффективность концепции, лежащей в основе будущих квантовых детекторов. Эксперимент продемонстрировал, что сравнение двух атомных интерферометров с длинной базой позволяет эффективно устранить фазовый шум лазера и обнаружить сверхслабые полезные сигналы, которые ранее считались полностью утраченными среди помех.

Работа ведётся в рамках общебританского проекта AION (Atom Interferometer Observatory and Network). Созданные приборы используют лазерное излучение для расщепления и последующего объединения облаков ультрахолодных атомов стронция-87, фиксируя малейшие изменения в их движении с исключительной точностью. Главным препятствием для таких измерений всегда был мощный фоновый шум самого лазера.

Чтобы решить эту проблему, физики объединили системы и намеренно добавили высокий уровень искусственных помех. Когда отдельные приборы стали полностью непригодными для индивидуальных измерений, совместный анализ данных обоих интерферометров помогал четко реконструировать скрытый сигнал, достигая фундаментального предела квантовой физики.

Чтобы подтвердить эффективность метода, команда ввела дополнительный осцилляционный сигнал, имитирующий прохождение гравитационной волны или воздействие поля тёмной материи. Датчики успешно обнаружили это колебание.

Полученные результаты, опубликованные в журнале Nature, открывают путь к масштабным международным исследованиям в сотрудничестве с проектом MAGIS в Фермилабе (США) и будущим экспериментом AICE в ЦЕРНе. Увеличение масштабов этих квантовых установок до полноценных промышленных размеров на больших расстояниях позволит учёным исследовать частоты гравитационных волн и искать экзотические формы материи, которые пока остаются невидимыми для современной науки.