研究人員已經證明
冷原子可以用來在實驗室環境中模擬重力波。當兩 瑞典 電話號碼庫 個黑洞碰撞時，它們會在空間和時間中產生漣漪，就像波浪在池塘上蔓延一樣。這些漣漪被稱為重力波，最初由愛因斯坦於 1916 年預測，並最終於 2015 年 9 月被雷射干涉儀重力波天文台 ( LIGO ) 檢測到。探測重力波是一項令人難以置信的工程挑戰：捕獲與太陽系一樣大的重力波需要測量小於原子核寬度的距離變化。
但現在，來自沖繩科學技術研究所（OIST）、東北大學和東京大學的研究人員提出了一種透過冷原子的量子凝聚在實驗室工作台上模擬重力波的方法。這些科學家都是 OIST 量子物質理論部門現任或前任成員，他們的研究結果現已發表在《物理評論 B》雜誌上，該論文被選為編輯精選。愛因斯坦的遺產與現代挑戰
玻色愛因斯坦凝聚與自旋向列
「愛因斯坦的廣義相對論改變了我們思考空間 如果您決定加入合作夥伴計畫則無需計 和時間的方式，」該研究的資深作者、該單元的負責人尼克·香農教授回憶道。 「它告訴我們，空間可以彎曲形成黑洞，並且它可以振動，產生以光速穿過宇宙的波。這些引力波包含有關我們宇宙的重要資訊。問題是它們非常非常難以觀察。
為了應對這項挑戰，科學家們建造了巨型重力波望遠鏡，例如美國的LIGO、歐洲的處女座干涉儀和日本的神岡重力波探測器（KAGRA）。但即使使用這些直徑達數公里的儀器，我們也只能偵測到來自最猛烈天文事件（如黑洞碰撞）的波
自旋向列態物質內重力波的數值模擬。當這些漩渦螺旋在一起並合併時，它們會產生數學上與重力波相同的波，重力波是愛因斯坦預測的時空漣漪。圖片來源：Chojnacki 等人。
另一種方法是探討地球上模仿廣義相對論不同面向的現象。 一次偶然的機會，研究團隊意識到他們在實驗室中在磁鐵和冷原子背景下研究的量子現象可以提供重力波的精確模擬。
“這個結果很重要，”東京大學的韓彥教授說，“因為它使得在更簡單的實驗環境中模擬和研究引力波成為可能，並利用結果幫助我們理解真實的引力波。”
玻色愛因斯坦凝聚與自旋向列
除了關於重力波的預測之外，愛因斯坦還 細胞數據 預測玻色子（一種量子粒子）在冷卻時可以以一種允許形成玻色-愛因斯坦凝聚體（BEC）的狀態存在，從而形成一組粒子行動完美一致。
該團隊專注於一種特定類型 BEC 中的物質，稱為自旋向列學。 “向列相就在我們身邊，”香農教授解釋道，“在我們的智慧型手機、平板電腦和電視的液晶顯示器 (LCD) 中。”在液晶顯示器中，微小的棒狀分子均勻排列，控制螢幕上的光線流動。一段時間以來，OIST 團隊一直在研究液晶的量子版本、自旋向列學。與液晶顯示器中的分子不同，自旋向列態的量子粒子支援波，在整個系統中攜帶能量。香農教授說：「我們意識到，自旋向列態的波的特性在數學上與重力波的特性相同，並且由於早期與Rico Pohle 教授和Yutaka Akagi 教授的合作，我們知道如何模擬這些波的特性。
「我一直著迷於這樣一個事實，即我們可以透過非常相似的基礎數學結構來描述看似不同的現象，對我來說，這是物理學中最美麗的部分，」OIST 部門的 博士說和該研究的主要作者。 「因此，對我來說，能夠研究兩個截然不同的物理學分支：重力波和冷原子的量子物理學，並以一種以前從未探索過的方式將它們結合在一起，是非常令人興奮的。