Физик Шуцхольд предложил эксперимент по управлению гравитационными волнами светом

Профессор Ральф Шуцхольд, теоретик из Хемницкого центра Дрезден-Россендорф (HZDR), выдвинул концепцию активного воздействия на гравитационные волны посредством их взаимодействия с электромагнитным излучением, в частности, светом. Эта идея, изложенная в статье, опубликованной в октябре 2025 года в журнале Physical Review Letters, направлена на исследование квантовой природы гравитации. Фундаментальный принцип заключается во влиянии гравитации на все формы энергии, включая фотоны, что предполагает возможность энергетического обмена между световыми и гравитационными волнами при их пересечении.

Суть предложения Шуцхольда, который в 2025 году занимает пост директора Института теоретической физики в HZDR, состоит в переносе минимальных порций энергии, аналогичных гипотетическим гравитонам, от световой волны к проходящей гравитационной волне или наоборот. Если световая волна отдает энергию, ее интенсивность незначительно снижается, а гравитационная волна усиливается, что вызывает крайне малый сдвиг частоты в световом луче. Этот процесс, известный как стимулированное испускание или поглощение гравитонов, требует значительных экспериментальных усилий и, по расчетам, больших пространственных масштабов для регистрации.

Для измерения этого микроскопического эффекта предлагается использовать интерферометрическую установку, схожую по архитектуре с детекторами гравитационных волн, такими как LIGO, управляемый Caltech и MIT при поддержке Национального научного фонда. В рамках предложенной схемы лазерные импульсы должны будут отражаться между зеркалами до миллиона раз в системе длиной около одного километра, что обеспечит общую оптическую длину пути порядка одного миллиона километров. Получающиеся сдвиги частоты, вызванные поглощением или испусканием энергии гравитонов, должны быть зафиксированы с помощью интерферометра.

Профессор Шуцхольд также указал на возможность повышения чувствительности интерферометра за счет использования квантово-запутанных фотонов. Такое усовершенствование может позволить исследователям получить информацию о квантовом состоянии самого гравитационного поля, что выходит за рамки простого обнаружения гравитационных волн, первая прямая регистрация которых состоялась в 2015 году. В то время как LIGO завершил свой четвертый наблюдательный цикл (O4) 18 ноября 2025 года и перешел на период модернизации, концепция Шуцхольда предлагает новый вектор развития для детекторов, нацеленный на активное управление, а не только на пассивное наблюдение.

Сила предложения заключается в прямой связи между наблюдаемым явлением — изменением частоты света — и гипотетической частицей-переносчиком гравитации — гравитоном. Успешная демонстрация этого эффекта, несмотря на технические трудности, открывает путь к объединению общей теории относительности и квантовой механики, что является одной из главных целей современной теоретической физики.