Effetto della dispersione sul segnale ELF atteso in un sensore quantistico di precisione. Uno schema della produzione, propagazione e rilevamento di un pacchetto d'onde ELF (mostrato in rosso). Una fusione BBH (a sinistra) emette una raffica di ELF e onde gravitazionali. Quando il burst ELF si propaga con la velocità di gruppo vg ≲ c al rivelatore (a destra), è in ritardo rispetto alle onde gravitazionali emesse, che si propagano a c. Dato che i componenti ELF più energetici si propagano più velocemente, il pacchetto d'onda ELF rilevato mostra un caratteristico cinguettio di frequenza, rappresentato dal pacchetto d'onda mostrato a destra. Credito: Astronomia della natura (2020). DOI:10.1038/s41550-020-01242-7
Un team di fisici dagli Stati Uniti, Polonia e Germania propongono di utilizzare reti di sensori quantistici come orologi atomici della rete GPS o sensori della collaborazione Gnome (una rete di magnetometri atomici schermati composta da 13 stazioni posizionate strategicamente in quattro continenti, ognuna delle quali è dotata di un magnetometro che ha una sensibilità sub-picotesla) per rilevare i campi ultraleggeri esotici (ELD). Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Astronomia della natura , il gruppo descrive calcoli teorici per prevedere i tipi di segnali che potrebbero costituire gli ELD e come potrebbero essere rilevati.
Negli ultimi anni, l'astronomia multi-messaggero è nata come mezzo per studiare i segnali di certi eventi astrofisici come la fusione di buchi neri, che rilasciano energia sotto forma di segnali che viaggiano attraverso la vastità dello spazio. L'astronomia multi-messaggio prevede la messa a fuoco di diversi tipi di telescopi e sensori nello stesso punto per rilevare i diversi tipi di segnali prodotti dallo stesso evento.
I ricercatori con questo nuovo sforzo notano che i fisici hanno molte domande su tali segnali, una delle quali è se le teorie sui campi esotici con quanti di luce siano valide. Notano che affinché tali teorie ottengano credibilità, devono essere trovate prove fisiche. A quello scopo, suggeriscono che le reti di sensori quantistici potrebbero probabilmente fare il lavoro. Mostrano che i sensori esistenti potrebbero essere abbastanza potenti da rilevare gli ELD. Suggeriscono inoltre che gli ELD prodotti da eventi astrofisici potrebbero essere rilevati da sensori esistenti utilizzati per altre applicazioni. La loro matematica suggerisce che le velocità e le distanze delle sorgenti di onde gravitazionali, i loro ritardi e le ampiezze del segnale potrebbero essere del tipo che i sistemi esistenti come gli orologi atomici della rete GPS o la rete Gnome potrebbero rilevare. Così, suggeriscono inoltre che tali sistemi potrebbero funzionare come telescopi ELF con la capacità di rilevare un'ampia varietà di esplosioni ELD.
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