Μια νέα θεωρητική μελέτη εξετάζει την πιθανότητα ύπαρξης βαρυτικών κυμάτων που δεν διαδίδονται ελεύθερα, αλλά παραμένουν χωρικά εντοπισμένα. Η ιδέα βασίζεται στις λεγόμενες «bound states in the continuum» ή BICs, καταστάσεις που παραμένουν παγιδευμένες μέσα σε ένα συνεχές κυμάτων που κανονικά θα μπορούσαν να διαδοθούν.
Τι είναι οι BICs
Οι BICs εμφανίστηκαν αρχικά στη θεωρητική κβαντομηχανική και στη συνέχεια εντοπίστηκαν σε πολλά διαφορετικά κυματικά συστήματα, όπως οπτικά, ακουστικά και ελαστικά κύματα.
Η βασική ιδέα είναι ότι μια διαταραχή μπορεί να παραμένει εντοπισμένη, παρότι η ενέργειά της βρίσκεται μέσα στο συνεχές των καταστάσεων που κανονικά επιτρέπουν τη διάδοση.
Στα φωτονικά συστήματα, ένας από τους μηχανισμούς που μπορεί να δημιουργήσει BICs βασίζεται στη συμμετρία. Κατάλληλα διαμορφωμένες πηγές μπορούν να αλληλοαναιρούν την ακτινοβολία προς τα έξω, εμποδίζοντας τη σύζευξη με τα διαδιδόμενα κύματα.
Η εφαρμογή στα βαρυτικά κύματα
Ο Rodrigo Berté εξετάζει αν μια αντίστοιχη κατάσταση μπορεί να υπάρξει και στα βαρυτικά κύματα. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Physica Scripta, βασίζεται σε λύσεις των εξισώσεων του Einstein στη γραμμικοποιημένη προσέγγιση.
Η προτεινόμενη κατασκευή χρησιμοποιεί περιοδική διαταραχή της μετρικής του επίπεδου χωροχρόνου, με τρόπο ώστε η συμμετρία της εντοπισμένης κατάστασης να είναι ασύμβατη με εκείνη ενός διαδιδόμενου βαρυτικού κύματος.
Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι, υπό συγκεκριμένες συνθήκες, μπορούν να προκύψουν εντοπισμένες λύσεις, ενώ οι διαταραχές παραμένουν περιορισμένες ακόμη και όταν εξετάζονται επιδράσεις δεύτερης τάξης.
Πιθανές εφαρμογές
Το ενδιαφέρον στρέφεται τώρα στις λεγόμενες «quasi-BICs», όπου η τέλεια συμμετρία διαταράσσεται ελεγχόμενα. Στα φωτονικά συστήματα αυτό επιτρέπει την ενίσχυση των πεδίων και τη σύζευξή τους με διαδιδόμενα κύματα.
Αντίστοιχος μηχανισμός στα βαρυτικά κύματα θα μπορούσε θεωρητικά να ενισχύσει εξαιρετικά ασθενείς διαταραχές του χωροχρόνου. Αυτό ενδέχεται να προσφέρει νέες δυνατότητες για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων από συγχωνεύσεις άστρων νετρονίων ή μαύρων τρυπών πριν από τη συγχώνευσή τους.
Η μελέτη εξετάζει επίσης την πιθανότητα οι quasi-BICs να αποτελέσουν πηγή βαρυτικών κυμάτων υψηλής συχνότητας και να προσφέρουν ένα νέο θεωρητικό εργαλείο για τη μελέτη της σχέσης μεταξύ βαρύτητας, κβαντικών συστημάτων και της ίδιας της δομής του χωροχρόνου.
