很少有东西是完全静止的。宇宙中所有正常物质都是由嗡嗡作响的粒子组成，它们各司其职，以自己的频率振动。
如果我们能让它们尽可能慢下来，材料就会进入所谓的运动基态。在这种状态下，物理学家可以进行量子力学和量子引力的测试，探索经典物理的边界，寻找寻找一种统一两者的方法。
此前，这是在纳米尺度上进行的；但现在，这是第一次在一个巨大的“物体”上完成——LIGO 四个镜子的集体运动引力波干涉仪，称为光机械振荡器，有效质量为 10 公斤（22 磅）。
这项工作代表了一种探索量子领域的新方法。
“没有人观察过引力如何作用于大质量量子态，”麻省理工学院的机械工程师 Vivishek Sudhir 说道。
“我们已经演示了如何在量子态下制备公斤级物体。这最终为重力如何影响大型量子物体的实验研究打开了大门，这是迄今为止只能梦想的事情。”
实现原子云的量子基态并不容易。您需要通过施加适量的力来停止其振动来冷却原子。如果你没有充分冷却它，它只会减慢速度；所以你需要知道原子振动的确切能级和方向，以便施加适当的力来阻止它。
这称为“反馈冷却”，在纳米尺度上更容易实现，因为更容易隔离较小的原子团并最大限度地减少干扰。然而，规模越大，处理这种干扰就越困难。
LIGO 是测量精细运动的最精确仪器之一。它的设计目的是探测数十亿光年之外的大质量物体之间碰撞所产生的微小时空涟漪。
它由一个 L 形真空室组成，激光沿着两个 4 公里（2.5 英里）长的隧道照射，并发送到分束器到四个镜子，每个镜子各一个。当时空波动时，镜子会扭曲光线，产生干涉图案，科学家可以通过解码来确定原因。而且它非常敏感，可以检测到变化质子宽度的十分之一, 或 10-19米。
LIGO 的四个 40 公斤重的镜子中的每一个都是悬挂的，它们的集体运动构成了振荡器。这平衡镜子的使用有效地将 160 公斤的总重量减少到仅 10 公斤的单个物体。
“LIGO 旨在测量四个 40 公斤重的镜子的联合运动，”苏迪尔说。 “事实证明，你可以用数学方法绘制这些质量的联合运动，并将它们视为单个 10 公斤物体的运动。”
通过精确测量该振荡器的运动，该团队希望准确计算出引起运动基态所需的反馈冷却速率……然后，显然，应用它。
不幸的是，测量行为本身就给方程带来了一定程度的随机性，使得很难预测从镜子原子中消耗能量所需的推动类型。
为了纠正这个问题，该团队巧妙地研究了每个光子，以估计之前碰撞的活动，不断构建更准确的地图，说明如何应用正确的力并实现冷却。
然后，他们使用安装在镜子背面的电磁体施加计算出的力。
它起作用了。振荡器几乎完全停止了移动。其剩余能量相当于 77 纳开尔文（-273.15 摄氏度，或 -459.67 华氏度）的温度。
它的运动基态 10 纳开尔文非常接近，特别是考虑到室温起始点。 77 纳开尔文也非常接近纳米尺度运动基态研究中使用的温度。
此外，它还为一些令人兴奋的可能性打开了大门。量子现象的宏观演示和测量 - 甚至可能是相同的应用。
但量子引力是最重要的。公斤质量的物体更容易受到重力的影响；该团队的工作带来了利用这种质量体系来研究量子领域的希望。
“在基态下制备某些东西通常是将其置于令人兴奋或奇异的量子态的第一步，”麻省理工学院和 LIGO 合作的物理学家 Chris Whittle 说道。
“所以这项工作令人兴奋，因为它可能让我们以前所未有的大规模研究其他一些状态。”
该研究发表于科学。
