Підпишіться на нас в Google
Вчені вперше продемонстрували один із ключових ефектів загальної теорії відносності Ейнштейна на квантовому об’єкті. Експеримент може стати важливим кроком до розуміння того, як взаємодіють квантова механіка та гравітація.
Дослідження провела міжнародна група фізиків з Університету Бен-Гуріона в Ізраїлі, Університету Ульма та Оксфордського університету спільно з лауреатом Нобелівської премії Роджером Пенроузом, повідомило видання Qubit.
Для експерименту вчені використовували спеціально розроблений "квантовий галілеївський інтерферометр". В його основі – атоми рубідію, охолоджені до температури, близької до абсолютного нуля.
Дослідники скористалися властивістю квантових частинок перебувати в стані суперпозиції. Вони розділили квантову хвилю атома на дві частини, які одночасно рухалися по різних траєкторіях.
Одну половину хвилі за допомогою магнітного поля утримували в підвішеному стані, тоді як друга вільно падала під дією гравітації. Після цього дві частини хвилі знову об’єднали.
Під час їхньої взаємодії виникла інтерференційна картина, за якою фізики змогли виміряти надзвичайно малу різницю фаз, що виникла внаслідок дії гравітації.
Що вдалося довести
Отриманий результат збігся з прогнозами фізиків, заснованими на принципі еквівалентності Ейнштейна.
Згідно з цим принципом, для спостерігача, що перебуває у вільному падінні, гравітація локально перестає відчуватися. Класичний приклад – людина в ліфті, що падає, яка на короткий час відчуває стан невагомості.
Гравітацію вже неодноразово вимірювали за допомогою квантових частинок. Однак цей експеримент відрізняється тим, що вченим вдалося перевірити дію принципу еквівалентності на квантовому об’єкті, який одночасно поводиться як хвиля і може перебувати на кількох траєкторіях.
Дослідники підкреслили, що це ще не означає остаточного об’єднання квантової механіки та загальної теорії відносності. Проте експеримент став одним із найточніших підтверджень того, що теорії Ейнштейна зберігають свою актуальність і в квантовому світі.
Що буде далі
Вчені вже готують наступний етап досліджень. Аналогічний метод планують випробувати на значно важчих об’єктах – зокрема, на наноалмазах.
Ці експерименти можуть мати значення не лише для вивчення гравітації. Вони також здатні допомогти перевірити гіпотезу Роджера Пенроуза про існування певної межі маси, вище якої квантові закони можуть перестати діяти, і система починає поводитися класично.
Інші новини науки
Раніше повідомлялося, що під льодами Антарктиди заховали телескоп, який "дивиться" крізь всю Землю. Особливість обсерваторії полягає в тому, що вона розташована глибоко під антарктичним льодом.
Раніше вчені з’ясували, що вітрові електростанції викидають у небо розряди й викликають грози. Як виявилося, вітрогенератори генерують характерні електромагнітні перехідні процеси та несприятливі висхідні провідники, фактично створюючи ідеальні умови для виникнення блискавки.
