Gravitačních vlny a spontánní emise. Kredit: Stockholm University.

Kdo by neznal gravitační observatoře, kilometrová betonová monstra, která loví absurdně nepatrné odchylky laserových paprsků. Prozatím jsme spustili jenom pozemní gravitační observatoře, které právě tímto způsobem detekují gravitační vlny, rozbouřené monumentálními kosmickými událostmi, jako jsou srážky černých děr či neutronových hvězd.

Jerzy Paczos. Kredit: Stockholm University.

Jak se ale zdá, jsou i jiné možnosti. Teoretický fyzik, doktorand Jerzy Paczos ze Stockholm University a jeho kolegové navrhli úplně jiný, extravagantní způsob detekce a výzkumu gravitačních vln. Spočítali, že by gravitační vlny měly ovlivňovat podobu spontánních emisí záření u atomů.

Logo. Kredit: Stockholm University.

Když dojde k excitaci atomů, obvykle si samy od sebe „uleví“ zářením o specifické frekvenci. Je to kvantový proces spontánní emise záření. Dochází k tomu prostřednictvím interakce s kvantovým elektromagnetický polem. Jak říká Paczos, gravitační vlny ovlivňují kvantové pole a tím dochází k ovlivnění spontánní emise záření. Může to pozměnit frekvence vyzařovaných fotonů.

Badatelé předpovídají, že ze spektra spontánní emise záření by mělo být možné vyčíst směr a polarizaci gravitační vlny, pokud se vyskytla a spontánní emisi ovlivnila. Gravitační astronomové mají teď spadeno hlavně na gravitační vlny o nízkých frekvencích. Podle autorů studie jsou v tomto směru pro detekci prostřednictví spontánní emise slibné třeba systémy s velmi chladnými atomy.

Atomy vyzařující spontánní emisi záření jsou jako hudebníci, který udržují stálý tón. Když do toho zasáhne gravitační vlna, mohla by tón ovlivnit. Funguje-li to, teoretická studie Paczosova týmu by se mohla stát základem pro kompaktní detektor gravitačních vln. Zní to zajímavě, uvidíme, jak to dopadne.

Video: Jerzy Paczos: Hawking radiation for detectors in superposition – RQI Circuit Stockholm 2023

Literatura

Stockholm University 19. 3. 2026.

Physical Review Letters 136: 113201.