Երկու նոր փորձ հաստատում են Էյնշտեյնի ձգողության սկզբունքի ճշտությունը քվանտային մակարդակում

Science Advances ամսագրում այս շաբաթ հրապարակված երկու անկախ փորձարկումներ ամրապնդել են Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսության հիմնական սյուներից մեկը՝ ցույց տալով, որ էկվիվալենտության սկզբունքը, այն գաղափարը, որ ձգողականությունը բոլոր օբյեկտների վրա ազդում է նույն կերպ, տարածվում է նաև քվանտային տիրույթի վրա:

Քվանտային օբյեկտը ազատ անկման մեջ

Փորձերից մեկում Նեգևի Բեն Գուրիոնի անվան համալսարանի, Օքսֆորդի համալսարանի և Ուլմի համալսարանի հետազոտողները ստեղծել են «Քվանտային Գալիլեյի ինտերֆերոմետր» կոչվող սարքը, որպեսզի առաջին անգամ ուղղակիորեն չափեն ազատ անկում կատարող ատոմային ալիքային փաթեթի կուտակած քվանտային փուլը: Թիմը սառեցրել է ռուբիդիում-87-ի ատոմները մինչև Բոզե-Էյնշտեյնի կոնդենսատի վիճակ և միկրոալիքային իմպուլսների միջոցով յուրաքանչյուր ատոմի քվանտային ալիքը բաժանել երկու ուղու. մեկը մագնիսական դաշտերի միջոցով անշարժ է պահվել Երկրի նկատմամբ, իսկ մյուսին թույլատրվել է ազատ ընկնել ձգողականության ազդեցության տակ:thebrighterside+1

Երբ երկու ալիքային փաթեթները նորից միավորվել են, դրանց ինտերֆերենցիոն պատկերը ցույց է տվել ավելի քան հինգ ժամ տևած չափումների ընթացքում կուտակված շուրջ 80 ռադիան փուլ, ինչը համընկնում է քվանտային մեխանիկայում էկվիվալենտության սկզբունքի կիրառմամբ կանխատեսված արժեքին: «Այս փորձարկումը քվանտային մեխանիկան մղում է դեպի իր ամենահետաքրքիր սահմաններից մեկը՝ ձգողականություն, և ցույց է տալիս, որ դրա կանխատեսումները հերթական անգամ հաստատվում են», — ասել է Օքսֆորդի համալսարանի ֆիզիկոս Վլատկո Վեդրալը:interestingengineering+1

Ատոմները ուղեծրում

Առանձին, Ուհանի ֆիզիկայի և մաթեմատիկայի ինստիտուտի Մին Սեն Զանի գլխավորած թիմը փորձարկել է էկվիվալենտության թույլ սկզբունքը Չինաստանի տիեզերակայանում: Հետազոտողները սառեցրել են ռուբիդիումի երկու իզոտոպներ մինչև բացարձակ զրոյին մոտ ջերմաստիճան և դրանք բաց թողել ատոմային ինտերֆերոմետրի ներսում, որտեղ լազերային իմպուլսները յուրաքանչյուր ամպ բաժանել են երկու քվանտային ուղիների, ապա վերամիավորել դրանք: Ուղեծրում 280 օրվա ընթացքում տվյալներ հավաքելուց հետո պարզվել է, որ իզոտոպներն արագանում են նույն կերպ՝ մոտ 100 միլիոներորդականի հինգ մասի ճշգրտությամբ, ինչը մոտ երեք կարգով ավելի ճշգրիտ է, քան միկրոգրավիտացիայում ատոմների վրա հիմնված ցանկացած նախկին փորձարկում:phys+1

Ուղեծրային միջավայրը կարևոր առավելություն է ապահովել. Երկրի շուրջ անընդհատ ազատ անկումը թույլ է տվել ատոմները դիտարկել շատ ավելի երկար, քան թույլատրում է որևէ վերգետնյա լաբորատորիա:phys

Ինչն է մնում չբացահայտված

Այս փորձերից և ոչ մեկը չի միավորում քվանտային մեխանիկան հարաբերականության ընդհանուր տեսության հետ: Բեն Գուրիոնի թիմի արդյունքը հաստատում է էկվիվալենտության սկզբունքին համապատասխանող փուլային որոշակի հարաբերակցություն, սակայն չի ապացուցում, որ ինքնին ձգողականությունն ունի քվանտային հատկություններ: Տիեզերակայանի չափումը նվազեցնում է այն տիրույթը, որտեղ կարող է թաքնվել սկզբունքի ցանկացած խախտում, բայց այն ամբողջությամբ չի փակում:thebrighterside+1

Երկու թիմերն էլ մատնանշում են ապագա աշխատանքները, որոնք կարող են մտնել ավելի պահանջկոտ տիրույթ: «Քվանտային Գալիլեյի ինտերֆերոմետր» խումբն աշխատում է նանոադամանդներով փորձարկումների ուղղությամբ. դրանք բավականին զանգվածեղ օբյեկտներ են՝ ստուգելու համար, թե արդյոք տեղի է ունենում քվանտային սուպերպոզիցիաների ձգողականության հետ կապված փլուզում, ինչպես առաջարկել էր սեր Ռոջեր Փենրոուզը: Զանի թիմն ասում է, որ ազատ անկման ավելի երկար ժամանակը և ավելի հանգիստ հարթակները կարող են ավելի բարելավել ուղեծրային ճշգրտությունը: Առայժմ Էյնշտեյնի դարավոր սկզբունքը պատվով անցել է ևս երկու փորձություն:phys+1