211service.com
Hur supraledande ark kunde reflektera gravitationsvågor
Gravitationsvågor är de svårfångade förvrängningarna i rymdtiden som skapas av universums mest våldsamma händelser - kollisioner mellan svarta hål, stjärnor som exploderar och till och med själva big bang.
Ingen har fått en bekräftad iakttagelse av dessa vågor, men det kan förändras tack vare en spännande idé från Raymond Chiao och kompisar vid University of California, Merced. De föreslår att det finns en ny sorts spegel som reflekterar gravitationsvågor och till och med kan omvandla dem till elektromagnetiska vågor.
Först lite bakgrund. Teoretiska fysiker har länge lagt märke till att under vissa omständigheter har Einsteins ekvationer av allmän relativitet, som förutsäger förekomsten av gravitatonala vågor, en anmärkningsvärd likhet med Maxwells ekvationer som beskriver beteendet hos elektromagnetisk strålning. Det är en viktig ledtråd för att förstå hur gravitationsvågor beter sig, säger Chiao.
Han pekar på det specifika fallet där en tunn supraledande film reflekterar em-vågor. Om det fungerar för em-vågor, så indikerar matematiken att det också måste fungera för gravitationsvågor.
Här är tanken. En gravitationsvåg sträcker sig och klämmer ihop rymden när den rör sig genom universum. Alla föremål i dess väg kommer att se ut som om de är klämda och sträckta på samma sätt, partiklarna inom detta föremål kommer att röra sig med det förvrängda utrymmet i en specifik bana (kallad geodetisk rörelse).
Den nya idén kommer från att överväga vad som händer med ett supraledande ark när en gravitationsvåg passerar. Cooper-paren i arket är kvantobjekt som styrs av osäkerhetsprincipen och kan därför inte ha en specifik bana: de är helt delokaliserade. Å andra sidan är jonerna som utgör supraledarens kristallstruktur inte delokaliserade och kan därför röra sig längs en geodetisk bana när en gravitationsvåg passerar.
Detta är grunden på vilken en gravitationsvåg kan interagera med ett supraledande ark. Kvantdelokalisering gör att Cooper-paren av en supraledare genomgår icke-geodesiska rörelser i förhållande till den geodetiska rörelsen av dess joniska gitter, säger Chiao och kompisar.
De spekulerar i att denna skillnad i rörelse gör att arket absorberar energi från gravitationsvågen och sedan återutstrålar den som en gravitationsvåg som rör sig i motsatt riktning - med andra ord spegelreflektion.
Det är ett extraordinärt påstående som kräver lite ytterligare utredning, inte minst eftersom det finns en hel del oenighet om GR-Maxwell-länken i första hand.
Ändå går Chiao och co ännu längre genom att avsluta sin uppsats med detta:
Detta innebär att två laddade, leviterade supraledande sfärer i statisk mekanisk jämvikt, så att deras coulombiska repulsion balanserar deras Newtonska attraktion, bör vara en effektiv givare för att omvandla EM-vågor till GR-vågor och vice versa. Ett Hertz-liknande experiment där en sändare och mottagare av GR-mikrovågor är konstruerade med två sådana givare borde därför vara praktiskt att utföra.
Så ett par svävande, supraledande sfärer skulle fungera som en antenn för gravitationsvågor och omvandla dem till elektromagnetiska vågor.
Varför vänta på LIGO? Vad är satsningen på att supraledande sfärer kan göra upptäckten först?
Ref: arxiv.org/abs/0903.0661: Finns det speglar för gravitationsvågor?