澎湃新聞記者 虞涵棋

100000000000000000000分之1米（10的負20次方米），這是美國麻省理工學院（MIT）一面40公斤重的鏡子，被量子漲落“踢”了一腳的位移。

“氫原子的尺寸大約是10的負10次方米，也就是說，這個位移之于氫原子，就像氫原子之于我們。”MIT卡弗裡天體物理和太空研究所的科學家Lee McCuller表示。

作為一種精妙的微觀現象，量子漲落還是首次在與人體同等量級的物體上被觀測到。此前科學家們隻觀察到量子漲落移動了納米級别的材料。這多虧了鏡子裝置設計得足夠靈敏：正是這面鏡子，參與了2015年人類首次發現引力波的成果。

相關論文于北京時間7月1日晚間發表在世界頂級學術期刊、英國《自然》雜志上。

量子漲落

與我們日常的視角不同，量子力學描述的是微觀世界裡的機制，它們往往會颠覆我們的宏觀世界觀。例如，量子力學認為真空非空，無數粒子會瞬時誕生，又瞬時湮滅，如海上潮水一樣漲落，構成了一種量子背景噪音。

我們的身體，也浸泡在這樣起起伏伏的量子場中，時時刻刻經受“潮水”的侵襲。隻不過，人體本身的熱能和運動幅度太大了，量子漲落這點影響就像蜉蟻撼樹。

然而，這次實驗證明，“大樹”并非紋絲不動，而是在量子漲落效應下移動了10的負20次方米。

若非是位于LIGO激光幹涉引力波天文台的鏡子，難以得到如此精确的數字。

靈敏的鏡子

引力波是愛因斯坦廣義相對論中的重要推論，被形象地比喻為“時空的漣漪”。時間和空間會在質量面前彎曲，時空在伸展和壓縮的過程中，會産生振動傳播開來，這些振動就是引力波。

LIGO激光幹涉引力波天文台設計了兩條呈L形的真空管道，長4公裡，末端各放置一面鏡子。L中間的拐點處有個激光源，沿兩條管子各同時發射一束激光。我們知道，正常情況下它們應該同時被鏡子反射，回到中間點相遇。但如果遇到引力波的擾動，就會出現時間差。

顯然，為了确定是引力波造成的結果，實驗裝置需要排除各種外界噪音。在成功測得引力波後，MIT的這個團隊進一步打開腦洞：LIGO能不能探測到更微小的波動，例如裝置内部的量子漲落？

通過加裝一種“量子壓縮器”來持續調節LIGO裝置中的量子噪音，研究人員得以排除其他常規噪音的影響，得出鏡子有10的負20次方米的位移來自于量子漲落。

同時，他們也從測量量子噪音出發，探索出了降低量子噪音的方法，有助于進一步提高LIGO的靈敏度，聆聽來自宇宙更深處的微弱引力波。

責任編輯：李躍群

校對：丁曉

澎湃新聞，未經授權不得轉載。新聞報料：4009-20-4009

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!