Робота Ейнштейна мала вирішальне значення для сучасного розуміння гравітаційних хвиль і розвитку вимушеного випромінювання, що призвело до винайдення лазерів. Доктор Цзін Лю з Університету Китайської академії наук об’єднав ці дві ідеї в інтригуючу пропозицію: можна створити гравітаційний еквівалент лазера.
Почнемо з основ. Слово “лазер” розшифровується як “підсилення світла за допомогою вимушеного випромінювання” (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Лазер складається зі світла з приблизно однаковою частотою (або, іншими словами, монохромного) і є когерентним, тому його можна сфокусувати у вузьке місце або використовувати для створення ультракоротких імпульсів. Стимулюючи квантово-механічний перехід енергії, можна отримати світло з однаковою частотою.
Природні лазери існують, і вони називаються мазерами, де “m” означає мікрохвилі. Ці астрофізичні мазери походять з різних джерел, включаючи комети, зоряну атмосферу і навіть полярні сяйва Юпітера. Отже, якщо світло може створити лазер, то чи може це зробити гравітація?
Гравітаційне випромінювання має схожі властивості зі світлом. Гравітаційні хвилі мають частоти і рухаються зі швидкістю світла, тому, в принципі, з них можна було б створити лазер. Для цього потрібне джерело, яке виробляє вимушені гравітаційні хвилі з певною частотою. Все, що має масу і рухається, створює гравітаційні хвилі, але ви не отримуєте того специфічного переходу енергії, який відбувається з атомами.
Але, можливо, існує щось на кшталт гравітаційного атома – структури, де гравітаційна взаємодія витісняє електромагнітну. Теоретична ідея гравітаційного атома з’явилася нещодавно, і Лю використав цю гіпотезу, щоб перевірити, чи можливий гравітаційний лазер. Гравітаційний атом Лю – це чорна діра, що обертається, оточена хмарою аксіонів, неймовірно легких гіпотетичних частинок, які є головним кандидатом на роль темної матерії.
Хоча робота ще не пройшла рецензування, вона припускає, що теоретично можливо генерувати резонансні енергетичні переходи в хмарах аксіонів. Ці переходи, подібно до того, як електрон в атомі втрачає або набуває енергію, випускатимуть гравітаційні хвилі тієї ж енергії і напрямку. Це був би гравітаційний лазер.
Отже, ми готуємося знайти ці гравітаційні лазери з цих аксіонів? Ще не зовсім. Існує багато гіпотез, але розуміння того, як можуть виглядати гравітаційні сигнали, є ключем до їх фактичного відкриття. А лазерний сигнал не схожий ні на що, з чим ми досі стикалися, тому важливо знати, що це таке.
