211service.com
Hvordan superledende plader kunne reflektere gravitationsbølger
Gravitationsbølger er de undvigende forvrængninger i rumtiden skabt af universets mest voldelige begivenheder - kollisioner mellem sorte huller, stjerner, der eksploderer og endda selve big bang.
Ingen har fået en bekræftet observation af disse bølger, men det kan ændre sig takket være en spændende idé fra Raymond Chiao og venner ved University of California, Merced. De foreslår eksistensen af en ny slags spejl, der reflekterer gravitationsbølger og måske endda konverterer dem til elektromagnetiske bølger.
Først lidt baggrund. Teoretiske fysikere har længe bemærket, at under visse omstændigheder har Einsteins almene relativitetsligninger, som forudsiger eksistensen af gravitatonale bølger, en bemærkelsesværdig lighed med Maxwells ligninger, der beskriver opførselen af elektromagnetisk stråling. Det er et vigtigt spor for at forstå, hvordan gravitationsbølger opfører sig, siger Chiao.
Han peger på det konkrete tilfælde, hvor en tynd superledende film reflekterer em-bølger. Hvis det virker for em-bølger, så indikerer matematikken, at det også skal fungere for gravitationsbølger.
Her er tankegangen. En gravitationsbølge strækker sig og klemmer rummet, mens den bevæger sig gennem universet. Ethvert objekt i dens vej vil se ud til at være klemt og strakt på samme måde, partiklerne i dette objekt vil bevæge sig med det forvrængede rum i en bestemt bane (kaldet geodætisk bevægelse).
Den nye idé kommer fra at overveje, hvad der sker med en superledende plade, når en gravitationsbølge passerer forbi. Cooper-parrene i arket er kvanteobjekter styret af usikkerhedsprincippet og kan derfor ikke have en bestemt bane: de er fuldstændig delokaliseret. På den anden side er ionerne, der udgør superlederens krystalstruktur, ikke delokaliseret og kan derfor bevæge sig langs en geodætisk bane, når en gravitationsbølge passerer.
Dette er grundlaget for, at en gravitationsbølge kan interagere med en superledende plade. Kvantedelokalisering får Cooper-parrene af en superleder til at gennemgå ikke-geodesisk bevægelse i forhold til dens ioniske gitters geodætiske bevægelse, siger Chiao og venner.
De spekulerer i, at denne forskel i bevægelse får arket til at absorbere energi fra gravitationsbølgen og derefter genudstråle den som gravitationsbølge, der bevæger sig i den modsatte retning - med andre ord spejlende refleksion.
Det er en ekstraordinær påstand, som kræver noget yderligere undersøgelse, ikke mindst fordi der er en del uenighed om GR-Maxwell-forbindelsen i første omgang.
Ikke desto mindre går Chiao og co endnu længere ved at afslutte deres papir med dette:
Dette indebærer, at to ladede, leviterede superledende sfærer i statisk mekanisk ligevægt, således at deres Coulombiske frastødning balancerer deres Newtonske tiltrækning, bør være en effektiv transducer til at konvertere EM-bølger til GR-bølger og omvendt. Et Hertz-lignende eksperiment, hvor en sender og modtager af GR-mikrobølger er konstrueret ved hjælp af to sådanne transducere, burde derfor være praktisk at udføre.
Så et par leviterende, superledende sfærer ville fungere som en antenne for gravitationsbølger og omdanne dem til elektromagnetiske bølger.
Hvorfor vente på LIGO? Hvad er væddemålet på, at superledende kugler kan foretage detekteringen først?
Ref: arxiv.org/abs/0903.0661: Findes der spejle til gravitationsbølger?