June 12th, 2016

znak2

(no subject)

Вчера на лекции задали хороший вопрос, на который я обещал ответить в ЖЖ, т.к. сразу боялся напутать.

Вопрос связан с тем, что в LIGO-VIRGO происходит интерференция лазерных пучков, причем все настроено так, чтобы на детекторе был нулевой сигнал. Вопрос в том, как надо себе это представлять в терминах отдельных фотонов.

Простой ответ состоит в том, что это не обязательно надо представлять себе на языке отдельных фотонов.
Установка отрегулирована таким образом, чтобы два мощных лазерных пучка в данной малой области пространства интерферировали так, что поля из одного пучка максимально точно (из того, что возможно) компенсируют поля другого. LIGO-VIRGO не работают в режиме счета фотонов (хотя шум, связанный с квантовой природой света возникает, поэтому ставят все более мощные лазеры). Поэтому эффект вполне себе классический.

Важно также понимать, что лазерные пучки в двух плечах не являются независимыми. Они сформированы за счет деления сигнала одного исходного лазера. Также существенно, что достигается большая длина когерентности.

Отдельные фотоны в LIGO-VIRGO не интерферируют. Даже вот шум из-за них.
Однако, несмотря на то, что фотон в общем случае свободно проходит сквозь фотон (если мы не говорим об очень больших энергиях, где частицы могут начать образовываться), есть такая область исследований, как фотон-фотонная интерференция.

Про все это можно много что почитать.
Не удивительно, что по-русски это блог Игоря Иванова http://igorivanov.blogspot.ru/2006/04/blog-post_24.html

Вообще про интерференцию и сохранение энергии понятно написано здесь
https://skullsinthestars.com/2010/04/07/wave-interference-where-does-the-energy-go/

Наконец, есть и просто точно такой же вопрос. Хотя ответ на него, на мой взгляд, слишком краткий (в духе "точно сложить два лазерных пучка не получится"), тем не менее
https://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=1918

В некоторых деталях про исследования двух-фотонной интерференции можно почитать здесь https://www.mpq.mpg.de/5020845/0508b_two-photon_interference.pdf
и здесь https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1511/1511.05617.pdf

Upd. Благодарю Игоря Иванова за некоторый пояснения