Imperial College London melakukan sesuatu yang rumit.
Mereka membuktikan bahwa Anda dapat menghilangkan kebisingan dalam eksperimen kuantum tanpa menghilangkan sinyalnya juga. Itu penting. Karena jika Anda ingin mendengar alam semesta awal menjerit dalam gelombang gravitasi atau merasakan kedutan materi gelap, Anda harus menutup semua hal lainnya terlebih dahulu.
“Kita telah mengetahui sejak lama… bahwa sensor kuantum dapat membantu kita memahami… baru belakangan ini… kita dapat membuatnya…”
— Dr
Masalah Kebisingan
Alam semesta itu keras. Atau lebih tepatnya lasernya keras.
Untuk menemukan sumber gelombang gravitasi baru, fisikawan menggunakan interferometer atom. Instrumen ini membelah awan atom dengan laser dan mengamati bagaimana mereka bergerak. Kecil. Tepat. Cantik. Namun laser menimbulkan gangguan fase. Kebisingan fase besar. Ini menenggelamkan sinyal bahkan sebelum sinyal dapat dimulai.
Jika suaranya lebih besar dari jawabannya, Anda tidak mendapat jawaban. Hanya statis.
Para ilmuwan telah menemukan solusinya selama bertahun-tahun. Metode diferensial. Jalankan dua interferometer secara berdampingan. Bandingkan mereka. Kebisingan yang mengenai keduanya hilang. Sinyal aneh dari materi gelap tetap ada.
Idenya masuk akal. Masalahnya adalah eksekusi. Hingga Juni 2026, itu hanya sebatas ide. Tidak ada seorang pun yang menunjukkan bahwa hal itu berhasil ketika kondisinya berantakan. Kondisi nyata. Bukan simulasi murni.
Menguji Teori
Jadi tim Imperial membuat prototipe.
Di dalam laboratorium ultradingin mereka menggunakan dua awan strontium-87. Lokasi terpisah. Satu jam laser mengukur keduanya. Mereka tidak hanya mengujinya, mereka menekankannya.
Mereka menambahkan kebisingan. Kebisingan fase buatan yang disengaja jauh melebihi apa yang dihasilkan laser sebenarnya. Mereka ingin memecahkannya. Dan itu berhasil. Secara individual setiap interferometer tampak tidak berguna. Acak. Pola interferensi telah hilang.
Lalu mereka membandingkannya.
Sinyalnya muncul kembali. Bukan hanya dapat dideteksi, tetapi juga mencapai batas kuantum. Dasar kebisingan mendasar yang ditetapkan oleh fisika itu sendiri. Suara laser menghilang.
Selanjutnya mereka menyuntikkan sinyal osilasi palsu. Seperti gelombang gravitasi yang lewat. Itu masih terlihat jelas. Meskipun tidak ada mesin yang bisa melihatnya sendiri. Bersama-sama mereka bisa.
Bukankah ini terasa aneh, bagaimana kebenaran bersembunyi di celah antara dua kesalahan?
Membangun Raksasa
Ini adalah eksperimen meja. Tapi itu menunjuk pada ilmu pencakar langit.
Karya tersebut berasal dari AION the Atom Interferometer Observatory dan Netwrok. Upaya yang dipimpin Inggris yang menghubungkan dengan mitra internasional. Mereka sedang melihat MAGIS di Fermilab di AS. Dan mungkin bahkan CERN.
Ada proposal yang disebut AICE. Interferometri Atom di CERN. Mereka akan menggunakan teknik ini dalam jarak skala kilometer. Jika mereka membangunnya, CERN akan membuka jendela baru. Bukan hanya pada tumbukan partikel tetapi juga pada struktur kuantum ruang-waktu.
“Menggunakan kembali jam atom dan interferometer atom… untuk membuka jendela yang benar-benar baru…”
— Dr
Profesor Oliver Buchmuller menyebutnya sebagai sebuah tonggak sejarah. Mungkin meremehkan. Ini adalah lampu hijau untuk fasilitas kuantum skala besar. Jenis yang menangani materi gelap. Jenis yang melihat pita frekuensi yang saat ini tidak terlihat oleh kita.
Sensornya ada. Metode ini berhasil.
Sekarang mereka harus menjadi lebih besar. Dan ketika hal itu terjadi, kita akhirnya bisa mendengar alam semesta bernapas.
Diterbitkan: Alam, 17 Juni 2326
Kolaborasi: AION
Kontributor Utama: C.F.A. Baynham R. Hobson O. Buchmueller dkk.
Pendanaan: Program QTFP Royal Society UKRI (STFC/EPSRC)
