Astrofyzici mají za to, že spletité vlnky časoprostoru překypují tajemstvím o historii vesmíru. Jenomže je nesmírně těžké tato tajemství vytěžit, alespoň prozatím. Nicméně, jak už to ve vědě chodí, když něco vzdoruje ve složitém a vesměs nepřejícím světě, můžeme se pokusit to zkrotit v laboratoři, kde bývá pěkně teplo, čisto, blízko k jídlu i zábavě a vůbec přívětivě. Někteří vědci se proto snaží vystavět experimentální prostoročas v laboratorních podmínkách a doufají, že bude o poznání snazší ho analyzovat.
Právě o to se snaží i Niclas Westerberg z Institutu fotoniky a kvantových věd Heriotovy-Wattovy Univerzity ve skotském Edinburghu a jeho kolegové, kteří navrhli nový způsob, jak takový experimentální časoprostor vytvořit. Tvrdí, že by ozařováním velmi tenkého filmu z materiálu, jako je grafen, ultrakrátkými a velmi intenzivními laserovými pulzy měli být schopní modelovat periodické rozpínání a smršťování časoprostoru. Experimentální materiál by se pak choval podobně jako gravitační vlna, velmi subtilní brázda v předivu časoprostoru. A umělou gravitační vlnu bychom mohli pečlivě prostudovat a přemýšlet, jak vystopovat a chytit ty doopravdové.
Jde pochopitelně o zcela umělý systém a v něm vytvořené „gravitační vlny“ nejsou skutečné. Mohl by ale významně přispět k úspěšnému zachycení reálných gravitačních vln. Badatelé na základě svých experimentů a výpočtů sestavili i koncept zařízení, které by mohlo zachytit reálné gravitační vlny. Jeho klíčovou součástí je dlouhý supravodivý drát, na který mohou působit reálné gravitační vlny a vyvolávat tím emisi rádiových vln v kilohertzové oblasti. A rádiové vlny bychom snad mohli zachytit.
Podle Westerberga a spol. je jejich systém vlastně formou parametrického zesilování (parametric amplification), při němž laserové pulzy emitují záření různých vlnových délek. Parametrické zesilování přitom tradičně zahrnuje médium, jako je krystal, který je mnohokrát delší nežli vlnová délka přicházejícího záření. Za takových okolností samotné médium neosciluje a oscilace vznikají jenom uvnitř tohoto média. V zařízení navrženém Westerbergem a spol. je médium tenčí než vlnová délka přicházejícího záření, proto by toto médium mělo oscilovat. V obou případech jde přitom o dynamický Casimirův jev, při němž vznikají fotony kvůli náhlým změnám v dotyčném médiu.
Pokud někdo navržený umělý systém k detekci gravitačních vln postaví, měl by se stát zajímavým modelem ke studiu rozpínání a smršťování gravitačních vln a také toho, jak může vlnění gravitačních vln excitovat fotony. Taková zařízení by mohlo nabídnout vhled do jevů kvantového pole v zakřiveném časoprostoru. Ostatně, na postavení experimentálního časoprostoru s grafenovým filmem si už brousí zuby samotní autoři studie, i když je prý čeká ještě hodně práce.
Literatura
PhysOrg 10. 7. 2014, New Journal of Physics 16: 075003.
Diskuze:
