Los físicos utilizaron los espejos de LIGO para acercarse a un límite cuántico

La mecánica cuántica generalmente se aplica a objetos muy pequeños: átomos, electrones y similares. Pero los físicos ahora han llevado el equivalente a un objeto de 10 kilogramos al borde del reino cuántico.

Los científicos con el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser avanzado, o LIGO, redujeron las vibraciones en una combinación de los espejos de la instalación para casi el nivel más bajo permitido por la mecánica cuántica, informan en el 18 de junio Ciencias.

Los investigadores sofocaron las diferencias entre el movimiento de los cuatro espejos de 40 kilogramos de LIGO, poniéndolos en una sincronización casi perfecta. Cuando los espejos se combinan de esta manera, se comportan efectivamente como un solo objeto de 10 kilogramos.

LIGO está diseñado para medir ondas gravitacionales, utilizando luz láser que rebota entre juegos de espejos en los dos brazos largos del detector (SN: 2/11/16). Pero el físico Vivishek Sudhir del MIT y sus colegas utilizaron la luz láser para monitorear los movimientos de los espejos con extrema precisión y aplicar campos eléctricos para resistir el movimiento. «Es casi como un auricular con cancelación de ruido», dice Sudhir. Pero en lugar de medir los sonidos cercanos y cancelar ese ruido, la técnica cancela el movimiento.

Los investigadores redujeron los movimientos relativos de los espejos a aproximadamente 10,8 fonones, o unidades cuánticas de vibración, cerca del límite cuántico de fonones cero.

El propósito del estudio no es comprender mejor las ondas gravitacionales, sino acercarse a revelar secretos de la mecánica cuántica. Los científicos todavía están tratando de comprender por qué los objetos grandes no suelen seguir las leyes de la mecánica cuántica. Tales objetos pierden sus propiedades cuánticas o se descoheren. Estudiar los estados cuánticos de objetos más masivos podría ayudar a los científicos a precisar cómo ocurre la decoherencia.

Estudios anteriores han observado objetos mucho más pequeños en estados cuánticos. En 2020, el físico Markus Aspelmeyer de la Universidad de Viena y sus colegas llevaron las vibraciones de una nanopartícula al límite cuántico (SN: 30/1/20). Los espejos de LIGO son «un sistema fantástico para estudiar los efectos de decoherencia en objetos supermasivos en el régimen cuántico», dice Aspelmeyer.

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