Физики из Швеции, США и Японии показали математически, что одиночный гравитон (элементарная частица, отвечающая за гравитационное взаимодействие) все-таки возможно зарегистрировать в эксперименте. Это можно сделать, непрерывно измеряя квантовые скачки в массивном квантово-акустическом резонаторе, считают авторы статьи, опубликованной в Nature Communications.
Многие ученые полагают, что квантование гравитации должно привести к появлению гравитонов — частиц дискретной энергии, которые формируют гравитационные волны. Однако их обнаружение долгое время считалось невозможным. Лишь недавно физики предложили способ доказать существование гравитонов, измеряя флуктуации в детекторах гравитационных волн. Однако чувствительности этих детекторов пока недостаточно для экспериментального обнаружения гравитонов.
Группа ученых под руководством Игоря Пиковского (Igor Pikovski) из Стокгольмского университета показала, что сигнатуры отдельных гравитонов из гравитационных волн могут быть обнаружены в экспериментах ближайшего будущего. По словам ученых, это можно будет сделать при помощи гравито-фононного аналога фотоэлектрического эффекта и непрерывного квантового измерения собственных энергетических состояний акустического резонатора.
Согласно расчетам физиков из порядка 1036 гравитонов лишь несколько будут поглощены из-за слабого взаимодействия гравитонов с веществом. Благодаря этому существует возможность поймать одиночный гравитон в охлажденный до основного состояния стержневой акустический квантовый резонатор массы порядка килограмма. Такое событие будет выглядеть как квантовый переход из основного в первое возбужденной состояние. По словам ученых, непрерывно измеряя первое возбужденное состояние и сопоставляя наблюдения с откликом детектора гравитационных волн, можно надежно зарегистрировать одиночный гравитон.
Авторы исследования считают, что текущее состояние технологий позволит провести такой эксперимент уже в ближайшем будущем.
Пока ученые еще не зарегистрировали гравитон. Зато им удалось ограничить его массу, используя известные параметры и траектории движения планет.