آزمایشِ در مقیاس بزرگِ اصلِ هایزنبرگ٬ می‌تواند وسیله ای برای شکارِ امواج گرانشی باشد.

اصل عدم‌قطعیت هایزنبرگ٬ انگاره‌ای از مکانیک کوانتومی٬ در مقیاسی که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده است٬ نشان داده شده است. این تحقیق که در مجله‌ی ساینس و در ۱۵ فوریه توصیف شده٬ به دانشمندان برای آشکارسازی اختلالاتِ خُرد در تاروپودِ فضا که با ادغام سیاه‌چاله‌ها حادث می‌شود٬ کمک می‌کند.
به گفته‌ی کیت شواب (Keith Schwab)٬ فیزیک‌دانی از کل‌تک٬ کسی که در این تحقیق دخیل نبوده است: «اصل عدم‌قطعیت به روشهای مختلفی نشان داده شده است، اما دیدن آن در یک شی مکانیکیِ قابل مشاهده٬ مایه‌ی هیبت است.» وی می‌افزاید: در کنار کاربردهای اخترفیزیکی٬ این مطالعه می‌تواند به روش‌های کابردی جهتِ فرستادن و پردازشِ اطلاعات در رایانه‌های کوانتومی منجر گردد.
اصل عدم قطعیتِ مشهورِ سال ۱۹۲۷ فیزیک‌دان آلمانی٬ ورنر هایزنبرگ٬ بیان می‌کند که یک حد بنیادین برای میزان دقتِ اندازه‌گیریِ مکان و تکانه ی خطیِ یک شی در زمان یکسان وجود دارد. هایزنبرگ برای نشان دادن نظریه‌اش٬ مثالی را با استفاده از میکروسکوپی برای مکان‌یابی یک تک الکترون ارائه داد. برای انجام چنان آزمایشی نیاز است تا نور، الکترون مورد نظر را مورد اصابت قرار دهد. وی پیشنهاد داد که مشکل از این‌جا ناشی می‌شود که حتی اگر تک فوتونی از نور به الکترون لگدی بزند٬ تکانه‌خطی و در نتیجه مکان آن را تغییر می‌دهد.
این رابطه بین مکان و تکانه‌ی خطی معمولاً نقش قابل اغماضی را در اشیای به حد کافی بزرگ که با چشم غیر مسلح قابل دیدن هستند بازی می‌کند- اثرات دیگر همچون برخوردِ حرارتی، تکانه‌ی خطی بسیار بیشتری را نسبت به تکانه‌ای که نور در اندازه‌گیری آن‌ها وارد می‌کند٬ اعمال می‌کند. بااین‌حال٬ فیزیک‌دان توماس پوردی (Thomas Purdy) و تیمش در JILA در بولدرِ کولو می‌خواهند تا اصل عدم‌قطعیت را در مقیاس ماکرو نشان دهند. بنابراین آن‌ها شروع به اندازه‌گیریِ مکان شی قابل مشاهده‌ای٬ متشکل از یک میلیون میلیارد اتم٬ با استفاده از گلوله‌ی لیزریِ شامل ۱۰۰ میلیون فوتون کردند.
تیم پوردی طبل کوچکی را با استفاده از یک چارچوب سیلیکونی، با پهنای در حدود 5/0 میلی‌متر که سرتاسر آن را با پوسته ی  نیتریدِ سیلیکون انعطاف‌پذیر کشیده اند، کار خود را شروع کرده اند. برای حذف اثرات گرما٬ محققان این طبل را تا دمای ۴ درجه بالای صفر مطلق خنک کرده‌اند. پس از آن، آینه‌های کوچکی را به هر طرف آن طبل اضافه کردند، لیزر را روشن نموده و اجازه دادند تا نور بین دو آینه رفت‌و‌برگشت داشته باشد.
چنان‌چه نور رفت‌و‌برگشت کند٬ بیشترِ فوتون‌ها به طبل برخورد کرده و تکانه‌ی خطی٬ قبل از آن‌که سرانجام به آشکارسازی که مکان طبل را محاسبه می‌کند داخل شود٬ منتقل می‌شود. بر طبق نظریه‌ی هایزنبرگ٬ این طبل در مرتبه‌ی پیکومتر یا تریلینوم یک متر٬ که ناشی از لگدهای کوچک از طرفِ فوتون‌هاست٬ ارتعاش می‌کند.
هر چند ممکن است دوبرابر ارزش پیکومترهای عدم‌قطعیت در متن یک شی به اندازه‌ی هشت برابر بزرگتر از آن هم به نظر نیآید، اما برای دانشمندانی که به اندازه‌گیری‌های فوق‌العاده دقیق نیاز دارند بسیار اهمیت دارد.
در پروژه‌ای در لوئیزیانا و واشنگتن که رصدخانه‌ی تداخل‌سنج لیزریِ امواج گرانشی (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) و یا LIGO نامیده شده است، فیزیک‌دانان از اسباب یکسانی که در آزمایش پوردی از آن استفاده شده، اما بسیار بزرگتر از آن، برای به دام‌اندازی امواج گرانشیِ - ریزموج هایی در تاروپود فضا که توسط ادغام سیاه چاله ها و دیگرِ پدیده‌های پرجرمِ نجومی بوجود می آیند- بهره برده اند. هر دستگاه LIGO شامل لیزری است که به دو پرتوی عمود بر هم شکافته می شود. نوری که در پرتو وجود دارد بین دو آینه ای که به فاصله ی 4 کیلومتر از هم قرار دارند حرکت رفت و برگشتی انجام می‌دهد. همان‌طور که تیم پوردی از یک لیزر برای تعیین مکان آن طبل استفاده کردند، فیزیک‌دانان LIGO از پرتوهایشان برای اندازه‌گیری مکان هر آینه استفاده می‌کنند و فاصله‌ی بین آینه‌ها را اندازه می‌گیرند.
بر اساس نظریه‌ی نسبیت عام انتشتین، یک موجِ گرانشی گذرنده، بایستی باعث تغییر فاصله‌ی بین آینه‌ها به شکل بسیار جزیی- از مرتبه ی یک میلیاردم یک میلیاردم یک متر و برای کوتاهترین زمان ها- ممکن گردد.
زمانی که پروژه‌ی LIGO در سال 2002 شروع به کار کرد، دقت آزمایش به لحاظ تکنیکی محدودیت داشت. اما اکنون مهندسان، چنان اسبابِ دقیقی را توسعه داده‌اند که بزودی قادر به جداسازی افت و خیزهای فاصله‌ای امواج گرانشی واقعی از آن هایی خواهد بود که از لگدهای لیزر ناشی می شوند.
به گفته‌ی پوردی، کاری که تیم او انجام داده‌است به ساختِ حس‌گرهای بهتری می‌انجامد که افت و خیزهای اعمالی توسط اصل هایزنبرگ را کمینه خواهد کرد: «ما می‌خواهیم محدودیت‌های آنچه را که این حس‌گرها قادر به اعمال آن هستند را جستجو کنیم»

منبع: