Para ilmuwan dari Stockholm University, Nordita, dan University of Tübingen mengusulkan deteksi gelombang gravitasi dengan mengamati perubahan cahaya yang dipancarkan oleh atom. Gelombang tersebut akan menggeser frekuensi foton secara halus ke arah yang berbeda tanpa mengubah laju emisi. Pendekatan ini dapat memungkinkan terciptanya detektor ringkas menggunakan sistem atom dingin.
Gelombang gravitasi, yakni riak dalam ruang-waktu yang berasal dari peristiwa seperti tabrakan lubang hitam, biasanya dideteksi dengan instrumen berskala kilometer yang mengukur perubahan jarak yang sangat kecil. Sebuah studi teoretis yang telah diterima untuk diterbitkan dalam Physical Review Letters menawarkan metode baru: memeriksa bagaimana gelombang ini memengaruhi emisi spontan dari atom. Atom melepaskan cahaya pada frekuensi tertentu saat kembali ke tingkat energi yang lebih rendah, yang berinteraksi dengan medan elektromagnetik kuantum. Para peneliti menyatakan bahwa gelombang gravitasi memodulasi medan ini, sehingga menggeser frekuensi foton yang dipancarkan secara terarah. Jerzy Paczos, mahasiswa PhD di Stockholm University, menjelaskan: 'Gelombang gravitasi memodulasi medan kuantum, yang pada gilirannya memengaruhi emisi spontan. Modulasi ini dapat menggeser frekuensi foton yang dipancarkan dibandingkan dengan kondisi tanpa gelombang.' Laju total emisi cahaya tetap tidak berubah, menciptakan pola terarah yang khas dalam spektrum yang mengungkapkan arah dan polarisasi gelombang tersebut, sehingga membantu membedakan sinyal dari kebisingan. Tanda ini luput dari perhatian hingga sekarang karena kecerahan secara keseluruhan tetap sama. Gagasan ini menargetkan gelombang frekuensi rendah, yang relevan untuk misi luar angkasa di masa depan. Sistem seperti jam atom dengan transisi optik yang presisi dan waktu interaksi yang lama dalam pengaturan atom dingin sangat menjanjikan untuk pengujian. Navdeep Arya, peneliti pascadoktoral di Stockholm University, mencatat: 'Temuan kami dapat membuka jalan menuju penginderaan gelombang gravitasi yang ringkas, di mana ansambel atom yang relevan berskala milimeter.' Para penulis mengibaratkan atom sebagai nada stabil yang diubah secara terarah oleh gelombang yang lewat. Meskipun perkiraan awalnya menjanjikan, analisis kebisingan yang menyeluruh diperlukan untuk menentukan kelayakan. Studi ini, oleh Jerzy Paczos, Navdeep Arya, Sofia Qvarfort, Daniel Braun, dan Magdalena Zych, disediakan oleh Stockholm University.
