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LIGO的鏡子已經被冷卻到接近絕對零度。圖片來源：Caltech
本報訊 美國激光幹涉引力波天文台（LIGO）用來探測時空漣漪的一組4麵鏡子已經被冷卻到幾乎最低能量狀態。這些鏡子標記出了迄今為(wei) 止如此接近這種寒冷的量子態的最大物體(ti) 。相關(guan) 研究結果6月18日發表於(yu) 《科學》。
在量子尺度上，溫度和運動是一樣的：一個(ge) 粒子振動得越多，它就越熱。這些振動必須被移除才能使物體(ti) 進入基態。到目前為(wei) 止，研究人員隻在質量不到1克的物體(ti) 上實現過。
現在，美國麻省理工學院Chris Whittle團隊已經將一個(ge) 有效質量為(wei) 10千克的係統，從(cong) 室溫冷卻到77納米開爾文，即接近絕對零度。具體(ti) 而言，整個(ge) 係統由4麵鏡子組成，每麵鏡子重40千克，但它們(men) 一起振動時，就像一個(ge) 10千克的物體(ti) 。
該團隊利用LIGO眾(zhong) 多反饋係統中的一個(ge) 實現了這一目標。在這個(ge) 反饋係統中，一束光照射在一麵鏡子上以測量它的振動，然後用一個(ge) 電磁場減緩它的運動。Whittle表示，這有點像在蕩秋千，人們(men) 能用與(yu) 秋千擺動相反的作用力讓秋千停下來。
由於(yu) 研究人員想要消除的振動非常微小，他們(men) 需要極其精確地測量振動以施加正確的推力，這也是他們(men) 使用LIGO精確係統進行這項工作的原因之一。通過該方法，他們(men) 在給定時間內(nei) 將係統中振動的平均數量從(cong) 大約10萬(wan) 億(yi) 減少到略低於(yu) 11個(ge) 。
研究人員表示，該研究有助於(yu) 解釋為(wei) 什麽(me) 人們(men) 通常看不到量子態的宏觀物體(ti) ，一些物理學家認為(wei) 這可能是由於(yu) 引力的影響。研究小組成員Vivishek Sudhir說：“想要測試這一點，需要滿足兩(liang) 個(ge) 條件——足夠大的物體(ti) 並讓這個(ge) 物體(ti) 處於(yu) 量子狀態，這樣就可以測量引力對它的影響。”
Sudhir表示，利用這種量子態也可以讓LIGO等科學儀(yi) 器實現更高的精度，但這是遙遠的未來。（辛雨）
相關(guan) 論文信息：
https://doi.org/10.1126/science.abh2634
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