A gravitáció mennyiség? Új élmény az univerzum mélyeinek felfedezéséhez

• A tudósok egy kísérletet dolgoznak ki annak tesztelésére, hogy a gravitáció kvantum-e vagy sem
• Az atomok és molekulák viselkedését leíró kvantummechanikában a dolgok másként viselkednek, mint amit ismerünk: lehetnek olyan kvantum-szuperpozícióban, hogy egyszerre két helyen vannak.
• A tudósok most olyan módot keresnek, hogy meghatározzák, hogy a gravitáció így működik-e, apró gyémántokat vákuumba juttatva.
• Ha a gravitáció kvantum lenne, a gyémántok „összegabalyodnának” – ez egy érdekes jelenség, amely a mindennapi életben lehetetlen módon köt össze két tárgyat.
• Ez a kutatás segít megérteni a fekete lyukakat a nagy robbanásÉs az univerzum

Kvantumgravitációs kísérlet

A tudósok kísérletet fejlesztenek ki annak tesztelésére, hogy a gravitáció kvantum-e, ez az egyik legmélyebb kérdés univerzumunkkal kapcsolatban.

Az általános relativitáselmélet és a kvantummechanika a természet két alapvető leírása. Az általános relativitáselmélet a gravitációt magyarázza nagy léptékben, míg a kvantummechanika az atomok és molekulák viselkedését.

Az elméletek egységesítésének kihívása

Az alapvető fizika vitathatatlanul legfontosabb megoldatlan problémája e két elmélet összekapcsolásának helyes módja – annak meghatározása, hogy a gravitáció kvantum szinten működik-e. Míg az elméleti munka számos lehetőséget javasolt, kísérletekre van szükség a gravitáció viselkedésének teljes megértéséhez.

Gavin Morley laboratóriumában egy lézersugár a gyémántok kvantumtulajdonságait kutatja. Köszönetnyilvánítás: Gavin Morley

Forradalmi élmény a globális konzorciumtól

Száz éven át a gravitáció kvantumtermészetével kapcsolatos kísérletek távolinak tűntek, de most a Warwicki Egyetem, a University College London, a Yale (USA), a Northwestern (USA) és a Groningen (Hollandia) tudósai együtt dolgoznak majd, hogy vizsgálja meg ezt a rejtvényt. .

Az új ötletük az, hogy két apró gyémántot vákuumba emelnek, és mindkettőt kvantum-szuperpozícióba helyezik, hogy egyszerre két helyen legyenek. Ez az intuitív ellentétes viselkedés a kvantummechanika alapvető jellemzője.

Morley professzor elképzelése a kísérletről

Mindegyik gyémánt Schrödinger macskájának kisebb változataként fogható fel. Vezető kutató, Gavin Morley professzor, Fizikai Tanszék, Warwicki EgyetemElmagyarázza: „Schrödinger macskája egy gondolatkísérlet, amely azt sugallja, hogy a mindennapi tárgyak (és a háziállatok!) számára valóban furcsa lenne kvantum-szuperpozícióban lenni, mert egyszerre két helyen vannak. Meg akarjuk próbálni ennek a határait. ötlet.”

„Sikeresen helyeztünk el atomokat és molekulákat ebbe a szuperpozíciós állapotba, de sokkal nagyobb tárgyakkal szeretnénk megtenni. Gyémántjaink egymilliárd vagy több atomból állnak. A gravitáció kvantumtermészetének teszteléséhez kölcsönhatásokat kell keresnünk két gyémánt között a gravitáció miatt.”

„Ha a gravitáció kvantum lenne, képes lenne összegabalyítani két gyémántot. Az összefonódás egy egyedülálló kvantumhatás, ahol két dolog erősebben kapcsolódik egymáshoz, mint a mindennapi életünkben lehetséges. Például, ha két érme összegabalyodhatna, előfordulhat, hogy Amikor megfordítod őket, ugyanúgy lejönnek, még akkor is, ha nem lehet tudni, hogy mindkettő fej vagy farka lesz-e.

Kihívások és következmények

Ennek az ötletnek a megvalósítása még sok kihívás előtt áll, amelyeket a csapat megvizsgál a projekt során. „Például meg kell szüntetni a nanorészecskék közötti minden kölcsönhatást, kivéve a gravitációt, ami nagyon nehéz, mert a gravitáció olyan gyenge” – mondja Dr. David Moore, a gravitációtól. Yale Egyetem.

Morley professzor, egy új, multidiszciplináris kvantumtechnológiai kutatási kezdeményezés, a Warwick Quantum alapító igazgatója hozzátette: „Számomra a fizikában jelenleg a legfontosabb probléma egy olyan kísérlet kidolgozása, amely tesztelni tudja a gravitáció kvantumtermészetét. Ez az új projekt egy felgyorsítása az izgalmas utazásunknak, amely éppen ez felé halad.

Együttműködő tudósok perspektívái

Sugato Bose professzor, a londoni University College munkatársa megjegyezte: „Nehéz túlbecsülni, mennyire fontos a fizikusok számára olyan kísérletek elvégzése, amelyek felfedezhetik a kvantummechanika és az általános relativitáselmélet összekapcsolásának helyes módját. A kvantumgravitáció elméleteivel foglalkozó emberek, mint pl. A húrelmélet általában arra összpontosít, hogy mi történik nagy energiáknál, fekete lyukak közelében és az ősrobbanáskor.

„Munkánkat ezzel szemben az alacsony energiafelhasználású rezsimben végezzük itt a Földön, de felbecsülhetetlen információval szolgál majd a… hogy vajon A gravitáció kvantum. A kísérlet a gravitáció bármely kvantumelmélete általános előrejelzésének igazolásának is tekinthető alacsony energiákon.

Anupam Mazumdar professzor, a Groningeni Egyetemről hozzáteszi: „A gravitáció kvantumtermészetének megértése felé vezető úton az alapvető fizika más aspektusait is tesztelhetjük, például a newtoni gravitációtól való egzotikus eltéréseket rövid távolságokon.”

„Ez egy kihívásokkal teli kísérlet, és ez a projekt úttörőnek számít a gravitáció kvantum aspektusainak e tesztjei valóra váltásához szükséges kulcsfontosságú technikai kihívások kezelésében” – mondja Andrew Geraci, a fizika professzora. Északnyugati Egyetem.

A projekt neve „MAST-QG: Makroszkópos szuperpozíciók a gravitáció kvantumtermészetének megtekintésére”.