Квантовый датчик из сверхтекучего гелия сможет измерить, как Земля тянет за собой пространство-время
Физики из Калифорнийского университета в Беркли, Австрийской академии наук и Калифорнийского технологического института предложили лабораторный эксперимент, который позволит уловить эффект увлечения пространства-времени вращающейся Землей. Идея, описанная в Physical Review Letters, основана на датчике вращения — гирометре, заполненном сверхтекучим гелием-4. Об этом сообщает портал Phys.org.
При охлаждении ниже 2,17 кельвина (около −271°C) гелий-4 переходит в сверхтекучее состояние и течет без трения. Ученые предлагают поместить его в трубку в форме бублика и следить за изменением потока через барьер с нанопорами — аналог джозефсоновского перехода. Вращение устройства должно создавать квантовую разность фаз, которую можно измерить по движению механической мембраны.
"По сути, Земля слегка увлекает за собой локальные гироскопы, когда вращается", — пояснил первый автор работы Кай-Исаак Эллерс. Эффект предсказан общей теорией относительности Эйнштейна и подтвержден наблюдениями, но его вклад настолько мал, что его трудно отделить от тепловых шумов.
Расчеты показали: если охладить датчик до 10 милликельвинов, он сможет достичь чувствительности лучших измерений увлечения пространства-времени, сделанных в космосе, но за меньшее время и в земной лаборатории. Кроме того, такой прибор позволит изучать, как гравитация влияет на течение времени, и проверять теории квантовой гравитации.
Сейчас авторы работают над созданием джозефсоновских переходов для гелия-4 при милликельвиновых температурах. Экспериментальную часть ведет лаборатория Кейта Шваба в Калтехе.
