1भौतिकी विभाग, पोंटिफ़िकल कैथोलिक यूनिवर्सिटी ऑफ़ रियो डी जनेरियो, रियो डी जनेरियो 22451-900, ब्राज़ील
2इस्टिटुटो डेल कॉन्सिग्लियो नाज़ियोनेल डेले रिसरचे, ओवीआई, इटली
3डिपार्टमेंट डी फिसिका क्वांटिका आई एस्ट्रोफिसिका, इंस्टीट्यूट डी सिएन्सिस डेल कॉसमॉस, यूनिवर्सिटेट डी बार्सिलोना, मार्टी आई फ्रांक्वेस 1, ई-08028 बार्सिलोना, स्पेन
4लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला, बर्कले, सीए 94720, यूएसए
5डिपार्टिमेंटो डि माटेमेटिका ई फिसिका “ई. डी जियोर्गी”, यूनिवर्सिटा डेल सैलेंटो, और इस्टिटुटो नाज़ियोनेल डि फिसिका न्यूक्लियर (आईएनएफएन) सेज़ियोन डी लेसे, प्रति अर्नेसानो के माध्यम से, 73100 लेसे, इटली
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सार
गुरुत्वाकर्षण का प्रभावी क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत विवरण, इसकी गैर-नवीकरणीयता के बावजूद, शास्त्रीय सामान्य सापेक्षता से परे भविष्यवाणियों की अनुमति देता है। जैसे ही हम गुरुत्वाकर्षण तरंग खगोल विज्ञान के युग में प्रवेश करते हैं, एक महत्वपूर्ण और सामयिक प्रश्न यह है कि क्या मापने योग्य क्वांटम भविष्यवाणियां जो शास्त्रीय गुरुत्वाकर्षण से निकलती हैं, क्वांटम ऑप्टिक्स प्रभावों के अनुरूप होती हैं जिन्हें शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स द्वारा समझाया नहीं जा सकता है, पाया जा सकता है। इस कार्य में, हम क्वांटम ऑप्टिक्स के उपकरणों का उपयोग करके गुरुत्वाकर्षण तरंगों में क्वांटम हस्ताक्षरों की जांच करते हैं। निचोड़ी हुई-सुसंगत गुरुत्वाकर्षण तरंगें, जो उप-पोइसोनियन गुरुत्वाकर्षण आँकड़े प्रदर्शित कर सकती हैं, इंटरफेरोमीटर द्वारा मापे गए सिग्नल को बढ़ा या दबा सकती हैं, जो क्वांटम निचोड़ने का एक विशिष्ट प्रभाव है। इसके अलावा, हम दिखाते हैं कि गॉसियन गुरुत्वाकर्षण तरंग क्वांटम राज्यों को गुरुत्वाकर्षण तरंग की एक प्रति के साथ बातचीत करने वाले ऑप्टिकल क्षेत्रों के एक समूह पर माप से पुनर्निर्माण किया जा सकता है, जिससे शास्त्रीय सामान्य सापेक्षता से परे गुरुत्वाकर्षण की क्वांटम विशेषताओं का पता लगाने की संभावना खुल जाती है।
विशेष छवि: गुरुत्वाकर्षण तरंगों की क्वांटम अवस्थाओं के लिए क्वांटम का पता लगाना।
लोकप्रिय सारांश
हालाँकि, सादृश्य द्वारा सोचने पर, फोटॉन का पता लगाना विद्युत चुंबकत्व की क्वांटम यांत्रिक प्रकृति को साबित करने का एकमात्र तरीका नहीं है। क्वांटम ऑप्टिक्स ने हमें सिखाया है कि क्वांटम क्षेत्र के उतार-चढ़ाव को प्रकाश की स्थूल अवस्थाओं में मापा जा सकता है - जैसे कि निचोड़ा हुआ और निचोड़ा हुआ-सुसंगत अवस्थाएँ - रैखिक शास्त्रीय पहचान जैसे कि होमोडाइन और हेटेरोडाइन माप के माध्यम से। इस विचार ने हमें गुरुत्वाकर्षण तरंगों के स्थूल क्वांटम प्रभावों की खोज के लिए प्रेरित किया है, जिन्हें गुरुत्वाकर्षण का पता लगाने की हमारी क्षमता की परवाह किए बिना मापा जा सकता है। संक्षेप में, हम प्रश्न पूछते हैं: शास्त्रीय सामान्य सापेक्षता से प्रस्थान करने वाले गुरुत्वाकर्षण के प्रभावी क्वांटम विवरण की कौन सी भविष्यवाणियाँ गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टरों में पता लगाई जा सकती हैं?
वर्तमान कार्य में, हम ऐसे प्रश्न का उत्तर देने के प्रयास में अपने कुछ नवीनतम परिणामों की रिपोर्ट करते हैं। हम दिखाते हैं कि गुरुत्वाकर्षण के कम ऊर्जा प्रभावी क्षेत्र सिद्धांत विवरण के भीतर, गुरुत्वाकर्षण तरंगों की क्वांटम अवस्थाएँ मौजूद हैं - विशेष रूप से निचोड़ा हुआ-सुसंगत अवस्थाएँ - जो वर्तमान या निकट-भविष्य के इंटरफेरोमेट्रिक डिटेक्टरों जैसे कि LIGO और का उपयोग करके मापने योग्य गैर-शास्त्रीय प्रभाव पैदा कर सकती हैं। कन्या. गुरुत्वाकर्षण तरंगों की ऐसी क्वांटम अवस्थाओं की उत्पत्ति अज्ञात बनी हुई है और अभी भी बहुत कुछ शोध किया जाना बाकी है, लेकिन हमारा काम ऐसे प्रभावों के लिए एक घटनात्मक खोज का मार्ग प्रशस्त करता है, जो कि आइंस्टीन गुरुत्वाकर्षण की गैर-रैखिक प्रकृति को देखते हुए मजबूत क्षेत्र में उत्पन्न किया जा सकता है। आयोजन। यदि पता लगाया जाता है, तो हम जिन प्रभावों का वर्णन करते हैं, वे गुरुत्वाकर्षण की क्वांटम यांत्रिक प्रकृति के लिए एक धूम्रपान बंदूक प्रदान करते हैं, इस प्रकार क्वांटम स्पेसटाइम के प्रयोगात्मक माप का रास्ता खुल जाता है।
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