Возвращаясь в основное состояние, возбужденные атомы испускают фотоны с определенной частотой. Исследователи из Стокгольмского университета, Nordita и Университета Тюбингена предположили, что гравитационные волны способны изменять эту частоту, причем характер изменения зависит от направления, в котором испускается фотон. При этом общая скорость излучения остается неизменной, что объясняет, почему эффект оставался незамеченным.

Такое направленное изменение частоты создает уникальную сигнатуру, которая может нести информацию о направлении и поляризации гравитационной волны. Это потенциально упрощает выделение полезного сигнала на фоне шума — ключевую проблему для существующих детекторов.

Иначе говоря, атомы излучают свет подобно устойчивому музыкальному тону, но проходящая гравитационная волна незаметно меняет восприятие этого тона в разных направлениях. Для проверки своей гипотезы авторы предлагают использовать системы с холодными атомами, которые применяются, например, в атомных часах.

«Наши результаты могут открыть путь к созданию компактных устройств для измерения гравитационных волн, где соответствующий атомный ансамбль имеет миллиметровый масштаб, — сказал Навдип Арья, научный сотрудник Стокгольмского университета. — Для оценки практической осуществимости необходим тщательный анализ шума, но наши первые оценки многообещающи».

Такая схема может привести к созданию компактных гравитационно-волновых датчиков вместо огромных детекторов LIGO. Хотя для оценки практической осуществимости необходим тщательный анализ помех, первые оценки выглядят обнадеживающими, пишет Scitech Daily.

LIGO — чрезвычайно чувствительная гравитационно-волновая обсерватория. Однако чтобы видеть дальше и улавливать более слабые сигналы, ей требуются еще более мощные лазеры. С ростом их мощности растет их воздействие на зеркала, в результате они слегка искривляются, а даже крошечные искривления размером меньше протона могут блокировать сигналы гравитационных волн. Ученые из США нашли решение этой проблемы.