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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

美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）用來探測時空漣漪的一組4面鏡子已經被冷卻到幾乎最低能量狀態(tài)。這些鏡子標記出了迄今為止如此接近這種寒冷的量子態(tài)的最大物體。相關研究結果6月18日發(fā)表于《科學》。

在量子尺度上，溫度和運動是一樣的：一個粒子振動得越多，它就越熱。這些振動必須被移除才能使物體進入基態(tài)。到目前為止，研究人員只在質量不到1克的物體上實現(xiàn)過。

現(xiàn)在，美國麻省理工學院Chris Whittle團隊已經將一個有效質量為10千克的系統(tǒng)，從室溫冷卻到77納米開爾文，即接近絕對零度。具體而言，整個系統(tǒng)由4面鏡子組成，每面鏡子重40千克，但它們一起振動時，就像一個10千克的物體。

該團隊利用LIGO眾多反饋系統(tǒng)中的一個實現(xiàn)了這一目標。在這個反饋系統(tǒng)中，一束光照射在一面鏡子上以測量它的振動，然后用一個電磁場減緩它的運動。Whittle表示，這有點像在蕩秋千，人們能用與秋千擺動相反的作用力讓秋千停下來。

由于研究人員想要消除的振動非常微小，他們需要極其精確地測量振動以施加正確的推力，這也是他們使用LIGO精確系統(tǒng)進行這項工作的原因之一。通過該方法，他們在給定時間內將系統(tǒng)中振動的平均數(shù)量從大約10萬億減少到略低于11個。

研究人員表示，該研究有助于解釋為什么人們通?？床坏搅孔討B(tài)的宏觀物體，一些物理學家認為這可能是由于引力的影響。研究小組成員Vivishek Sudhir說：“想要測試這一點，需要滿足兩個條件——足夠大的物體并讓這個物體處于量子狀態(tài)，這樣就可以測量引力對它的影響?！?/p>

Sudhir表示，利用這種量子態(tài)也可以讓LIGO等科學儀器實現(xiàn)更高的精度，但這是遙遠的未來。（辛雨）