В сердце Швейцарских Альп, в туннеле, который изначально строили для железнодорожной станции, но так и не открыли, зреет нечто куда более странное, чем поезда. На глубине 800 метров под землёй, в заброшенной шахте Porta Alpina близ деревни Седрун, физики планируют развернуть квантовый эксперимент, который попытается уловить гравитационные волны и — если повезёт — доказать существование тёмной материи.

Речь идёт о международном исследовательском проекте, который может занять пустующее подземелье. Сама локация не случайна: глубоко под скалой, вдали от вибраций поверхности, космических лучей и прочего шума, которые мешают сверхчувствительным измерениям, приборы получают почти идеальные условия. Именно такие «тихие» места ищут учёные для опытов на грани физики. Ранее заброшенный ствол шахты в Седруне уже показал рекордно низкий уровень помех для охоты на тёмную материю, и теперь его предлагают использовать для нового эксперимента.

Квантовый инструмент вместо телескопа

Технология, на которую делают ставку, называется атомной интерферометрией. Вместо того чтобы ловить свет далёких звёзд или слушать колебания пространства-времени обычными детекторами, исследователи хотят использовать квантовые свойства атомов. Охлаждённые почти до абсолютного нуля, они ведут себя как волны. Если сквозь такую систему пройдёт гравитационная волна — рябь в ткани Вселенной, предсказанная Эйнштейном, — атомы «почувствуют» это, и интерференционная картина изменится.

Тот же принцип, по замыслу, позволит искать тёмную материю — загадочную субстанцию, которая не излучает свет, но своим притяжением удерживает галактики от разлёта. Пока её никто не видел напрямую, но именно она составляет, по оценкам, большую часть массы Вселенной.

От фундаментальной науки к навигации без GPS

Профессор Лукас Ломбризер, руководитель проекта, преподающий в Университете прикладных наук Граубюндена и приглашённый профессор Женевского университета, объясняет: подобные эксперименты двигают вперёд не только фундаментальную физику. «Эти опыты развивают квантовые технологии, — говорит он. — Они пригодятся, например, для будущих квантовых компьютеров».

Но есть и более приземлённое применение. Атомная интерферометрия позволяет строить чрезвычайно точные акселерометры — приборы, измеряющие ускорение. Если довести их до нужной чувствительности, можно создать навигационные системы, которые работают полностью автономно: без спутников GPS, которые подвержены ошибкам и помехам. Для подводных лодок, космических аппаратов или просто для мира, где сигнал со спутника может быть заглушён, это был бы квантовый скачок.

Глубина как союзник

Почему именно Седрун? Туннель Porta Alpina строили как подземную станцию на линии, соединяющей долины, но проект заморозили, и теперь это просто глубокая шахта в скале. Для физиков это подарок: 800 метров породы над головой экранируют от космических мюонов и прочего излучения, которое создаёт фоновый шум. Атомный интерферометр в таком месте будет слышать только то, что нужно, — почти как человек, затаивший дыхание в звукоизолированной комнате.

Пока проект находится на стадии планирования: международная коллаборация оценивает, можно ли развернуть установку в бывшей шахте. Если всё сложится, Швейцария получит не просто очередной научный инструмент, а полигон для технологий, которые через десятилетия могут изменить и физику, и навигацию. И тогда заброшенный туннель, который так и не стал станцией, окажется воротами не в Альпы, а в скрытую часть Вселенной.