从量子力学的角度来看，宇宙是一个嘈杂的、噼啪作响的空间，杏耀客户端粒子在其中不停地闪现，创造出一个量子噪声的背景，其影响通常太过微妙，在日常物体中难以察觉。

 

现在，由麻省理工学院LIGO实验室的研究人员领导的一个团队首次测量了量子涨落对人类尺度物体的影响。在《自然》杂志发表的一篇论文中,研究者报告观察,量子涨落,微小的可能,还是能够“踢”对象重达40公斤的镜片一样大的国家科学基金会的激光干涉引力波天文台(LIGO),使它们移动微小的程度,团队能够测量。

 

事实证明，LIGO探测器中的量子噪声足以使大镜片移动10-20米——这是量子力学预测的这种尺寸物体的位移，但之前从未被测量过。

 

麻省理工学院天体物理和空间研究科维里研究所的研究员李·麦卡勒说:“氢原子有10-10米长，所以镜子的位移对于氢原子来说就像氢原子对于我们一样——我们测量了这一点。”

 

研究人员使用了一种他们设计的特殊仪器，叫做量子挤压器，来“操纵探测器的量子噪音，减少它对镜子的冲击，以一种最终可以提高LIGO探测引力波的灵敏度的方式，”麻省理工学院物理学研究生Haocun Yu解释说。

 

“这个实验的特别之处在于，我们已经看到了量子效应在像人一样大的物体上发生，”麻省理工学院物理系副主任、大理石教授Nergis Mavalvala说。“我们也一样，在我们存在的每一纳秒里，都被这些量子涨落踢来踢去，冲击着。只是我们存在的抖动，我们的热能，太大了，这些量子真空涨落无法测量地影响我们的运动。利用LIGO的反射镜，我们做了所有的工作来将它们与热驱动运动和其他力隔离开来，所以它们现在仍然足够被量子涨落和这个可怕的宇宙爆米花踢来踢去。”

 

Yu, Mavalvala, McCuller，麻省理工学院的研究生Maggie Tse和首席研究科学家Lisa Barsotti，以及LIGO科学合作的其他成员共同撰写了这篇新论文。

 

一个量子踢

 

LIGO被设计用来探测数百万到数十亿光年之外的大灾难源到达地球的引力波。它由两个双探测器组成，一个位于华盛顿的汉福德，另一个位于路易斯安那州的利文斯顿。每个探测器都是一个l形干涉仪，由两个4公里长的隧道组成，隧道末端挂着一个40公斤重的镜子。

 

为了探测引力波，位于LIGO干涉仪输入端的一束激光向探测器的每个隧道发送一束光，然后从远端的镜子反射回来，再回到起点。在没有引力波的情况下，激光会在同一时间返回。如果引力波通过，它会短暂地干扰镜片的位置，从而影响激光到达的时间。

 

为了保护干涉仪不受外部噪音的干扰，已经做了很多工作，这样探测器就有更好的机会挑选出入射引力波所产生的极其细微的干扰。

 

Mavalvala和她的同事们想知道，LIGO是否也足够灵敏，以至于该仪器甚至能感受到更微妙的效应，比如干涉仪本身的量子涨落，特别是在LIGO激光器的光子中产生的量子噪声。

 

“激光中的量子涨落可以产生一种辐射压力，这种压力实际上可以踢向一个物体，”麦卡勒补充道。“在我们的案例中，这个物体是一个40公斤重的镜子，比其他研究小组测量出量子效应的纳米尺度物体重10亿倍。”

 

噪音压榨机