يطور الباحثون مستشعر كمي يعمل في درجة حرارة الغرفة للكشف عن الموجات الثقالية
لقد أنشأ علماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) مستشعرًا كميًا قادرًا على كشف الموجات الثقالية في درجة حرارة الغرفة، مما قد يحول البحوث في علم الفلك الفيزيائي. الجهاز، الذي يُفصّل في دراسة جديدة في مجلة Nature، يستخدم العيوب في الألماس لقياس التغييرات الثقالية الدقيقة. هذا الاختراق قد يمكّن من كشف أكثر سهولة للأحداث الكونية مثل اندماج الثقوب السوداء.
يُمثل تطوير هذا المستشعر الكمي الابتكاري تقدمًا هامًا في مجال كشف الموجات الثقالية. تقليديًا، تتطلب مثل هذه الكشوفات بيئات شديدة البرودة، مثل تلك المستخدمة في مرصد الإنترفيروميتر الليزري للموجات الثقالية (LIGO)، الذي يعمل عند درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق لتقليل الضوضاء. ومع ذلك، يعمل المستشعر الجديد من قبل باحثي MIT بفعالية في درجات حرارة الغرفة المحيطة، مما يوسع من تطبيقاته المحتملة.
شرحت الباحثة الرئيسية الدكتورة جين سميث، من قسم الفيزياء في MIT، التكنولوجيا في الدراسة المنشورة في 2 أكتوبر 2025 في Nature: "هذا قد يُحدث ثورة في كشف الزمكان من خلال جعله ممكنًا في إعدادات المختبرات اليومية، دون الحاجة إلى أنظمة تبريد مبردة." يستغل المستشعر مراكز الفراغ النيتروجيني في الألماس الاصطناعي، وهي عيوب على المستوى الذري تتفاعل بحساسية مع الاضطرابات الثقالية. على مدى ثلاث سنوات من التطوير، الممول من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF)، قام الفريق بتحسين الجهاز لتحقيق حساسية غير مسبوقة.
بدأت جدول زمني المشروع في عام 2022، عندما أظهرت النماذج الأولية وعودًا في اختبارات المختبر لكشف التسارعات الدقيقة. بحلول عام 2024، أظهر المستشعر القدرة على قياس التغييرات الصغيرة قدرها 10^-15 متر في الثانية المربعة، والتي تُقارن بالتموجات الخفيفة في الزمكان الناتجة عن أحداث فلكية بعيدة. هذه الدقة تُنافس تلك للمراصد الأكبر لكن في شكل مدمج ومحمول.
يكشف السياق الخلفي أهمية الموجات الثقالية، التي تم اكتشافها مباشرة لأول مرة في عام 2015 بواسطة LIGO، مما يؤكد نظرية النسبية العامة لأينشتاين. توفر هذه الموجات رؤى حول الأحداث الكارثية مثل تصادم النجوم النيوترونية واندماج الثقوب السوداء. قد يُديمُ تشغيل المستشعر الجديد في درجة حرارة الغرفة الوصول إلى هذه البحوث، مما يسمح للمؤسسات الأصغر أو حتى المهمات الفضائية بتضمين هذه التكنولوجيا دون بنية تحتية هائلة.
بينما تبرز الدراسة نتائج واعدة من التجارب المنضبطة، يحذر الباحثون من أن النشر في العالم الحقيقي سيحتاج إلى مزيد من التحقق. تمتد الآثار إلى ما هو أبعد من علم الفلك الفيزيائي؛ قد تؤثر حساسية المستشعر للقوى الدقيقة على مجالات مثل الملاحة واختبارات الفيزياء الأساسية. لا تظهر تناقضات رئيسية في التقرير، حيث تعتمد النتائج على بيانات مراجعة من الأقران من مصدر الدراسة الواحد.