当巨大天体——黑洞合并、中子星碰撞——在宇宙中会掀起时空涟漪——引力波
当宇宙中如黑洞之类的大质量天体合并，或中子星相撞时，它们会把引力波送往宇宙深处。这些波以光速传播，却只会在时空中造成极其细微的畸变。
一个多世纪前，爱因斯坦已预测它们的存在，但直到2015年才被直接观测到。
如今，德国德累斯顿雷姆塞海姆中心（Helmholtz‑Zentrum Dresden‑Rossendorf，简称HZDR）的理论物理学家 Ralf Schützhold 教授提出，科学可以再往前走一步——他在《物理评论快报》上公开了一项实验方案，不仅能探测引力波，还能主动地对它们施加影响。该概念的提出，也可能帮助科研人员探索长期被猜测的引力量子本质。
“引力影响所有事物，包括光，”Schützhold 说。 这意味着，当光波与引力波相遇时，它们就能发生相互作用。 他提出的实验思路是把一束光束中的极微量能量“转移”给一波正在通过的引力波。 光束因而失去一点能量，而引力波正好获得等量的能量——这正是一个或若干个理论上的引力子（graviton）所携带的能量，虽然引力子至今从未被直接观测到。 “它会让引力波的强度微微提升，”物理学家解释道。与此同时，光波会经历一种几乎难以察觉的频率微调。
能量流向的反转“这个过程也可以反过来，”Schützhold 继续说道。 在这种情形下，引力波会把一份能量包捐给光波。 理论上，两种能量交换方向都可被测量，这意味着科学家可以观测到被“激发”吸收与发射引力子的过程。 这类实验需要极大规模的设施。Schützhold 估算，若采用可见或近红外激光脉冲，它们需要在两个镜子间反射最多 100 万次。 以约 1 km 长的物理设备进行这种反射，可产生约 100 万 km 的有效光程——足以捕捉光与引力波相互作用时的细小能量转移。
检测几乎不可察觉的信号由吸收或释放一个或若干个引力子而导致光频率变化，极其微小。 但 Schützhold 认为，通过精心设计的干涉仪仍能揭示它。 在这种装置中，两束光会经历略有不同的频率变化——取决于它们是获得还是失去能量。 经过漫长的光程后，这两束光再次叠加，形成干涉图样。 通过分析该图样，研究人员可确定光波频率的微调，并证实能量已与引力波交换。
从 LIGO （激光干涉引力波观测台）到的经验与未来可能“从想法到实验可能需要数十年，”Schützhold 说。 但他指出，这一提案与现有技术（尤其是 LIGO——激光干涉引力波观测台）有相似之处。 LIGO 由两个约 4 km 长的空心 L‑形真空管组成。 一个分束器把激光束送往两臂，穿过的引力波会略微拉伸和压缩时空。 这种畸变使臂长仅变动数个阿特米（10⁻¹⁸ m），足以改变光波的干涉图样，产生可测量信号。
通过引力子激发吸收与发射实现引力波操控Schützhold 认为，围绕他概念的干涉仪可超越单纯探测——首次让科学家通过“激发吸收与发射”方式对引力波进行操控。 进一步，他提出使用携带纠缠光子的脉冲（即量子力学上彼此关联的光子）可以大幅提升仪器灵敏度。 “那时我们甚至可以对引力场自身的量子态做出推断。” 虽说这不能直接证明引力子的存在，却能提供有力支持；若预期的干涉效应未出现，基于引力子的当前理论将受到质疑。 因此，Schützhold 的提案已在物理学界引起广泛关注。
勇编撰自论文"Stimulated Emission or Absorption of Gravitons by Light".Physical Review Letters.2026相关信息
