ორი ექსპერიმენტი აინშტაინის გრავიტაციას კვანტურ დონეზე ამოწმებს

ამ თვეში გამოქვეყნებულ ორ მნიშვნელოვან კვლევაში ფიზიკოსებმა აინშტაინის ეკვივალენტობის პრინციპი აქამდე არნახული მეთოდებით გამოსცადეს: ერთმა ჯგუფმა თავისუფლად ვარდნილი ატომის კვანტური ფაზა გაზომა, მეორემ კი შექმნა ეგზოტიკური ნაწილაკების კონა, რომელიც ტესტირების შესაძლებლობას მატერიის სრულიად ახალ კლასზე იძლევა.

ვარდნილი კვანტური ტალღა ადასტურებს აინშტაინს

ნეგევის ბენ-გურიონის უნივერსიტეტის, ულმის უნივერსიტეტისა და ოქსფორდის უნივერსიტეტის საერთაშორისო ჯგუფმა პირველად გაზომა თავისუფალ ვარდნაში მყოფი ობიექტის კვანტური ფაზა და დაადგინა, რომ ის აინშტაინის ეკვივალენტობის პრინციპიდან გამომდინარე პროგნოზს ემთხვევა. კვლევა, რომელიც 2 სექტემბერს Science Advances-ში გამოქვეყნდა, თანაავტორებს შორის ნობელის პრემიის ლაურეატ სერ როჯერ პენროუზსაც მოიცავს.science+2

Quantum Galileo Interferometer-ის აპარატურის გამოყენებით, მკვლევრებმა აბსოლუტურ ნულთან მიახლოებულ ტემპერატურაზე გაციებული რუბიდიუმის ატომების ღრუბლები კვანტურ სუპერპოზიციებად დაყვეს. ატომური ტალღის ერთი ნაწილი თავისუფალ ვარდნაში გაუშვეს, მეორე კი მაგნიტური ველის საშუალებით სტაციონარულ მდგომარეობაში დატოვეს. როდესაც ორი ნახევარი კვლავ გაერთიანდა, ინტერფერენციულმა სურათმა აჩვენა ფაზური სხვაობა, რომელიც შეესაბამება აინშტაინის პროგნოზს იმის შესახებ, რომ თავისუფლად ვარდნილი დამკვირვებლისთვის გრავიტაციის ეფექტები ქრება.scitechdaily+2

"ეს ექსპერიმენტი კვანტურ მექანიკას ერთ-ერთ ყველაზე დამაინტრიგებელ საზღვართან, გრავიტაციასთან მიჰყავს და კიდევ ერთხელ ადასტურებს, რომ მისი პროგნოზები მართებულია", – განაცხადა კვლევის თანაავტორმა ვლატკო ვედრალმა ოქსფორდის უნივერსიტეტიდან. წამყვანმა ავტორმა რონ ფოლმანმა ბენ-გურიონის უნივერსიტეტიდან ნაშრომს "უნიკალური" უწოდა, რადგან ის "რთულ ექსპერიმენტს აერთიანებს შორსმიმავალ თეორიულ ინტერპრეტაციასთან" გრავიტაციისა და კვანტური თეორიის გაერთიანების შესახებ.ox+1

ექსპერიმენტი არ ამოწმებს, არის თუ არა თავად გრავიტაცია კვანტური. ის ასევე არ აღწევს იმ მასასა და დროის მასშტაბებს, რაც საჭიროა პენროუზის ჰიპოთეზის შესამოწმებლად, რომლის მიხედვითაც კვანტური მექანიკა საკმარისად მასიური ობიექტებისთვის შესაძლოა დაირღვეს, თუმცა ჯგუფი უკვე მუშაობს ამ მიზანზე უფრო მძიმე ნაწილაკების, მაგალითად, ნანოალმასების გამოყენებით.scitechdaily

ატომური ქვემეხი ეგზოტიკური მატერიისთვის

პარალელურად, ETH ციურიხისა და პაულ შერერის ინსტიტუტის მკვლევრებმა 14 სექტემბერს Nature Physics-ში განაცხადეს, რომ შექმნეს მიონიუმის მჭიდროდ კონტროლირებადი კონა. მიონიუმი არის ეგზოტიკური ატომი, რომლის მასაც თითქმის მთლიანად მოდის მიონზე, ელექტრონის უფრო მძიმე ნათესავზე. აქამდე არავის გაუზომია პირდაპირ, მოქმედებს თუ არა გრავიტაცია მეორე თაობის ამ ნაწილაკებზე ანალოგიურად.nature+1

გუნდმა ანტიმიონები გაისროლა 0.2 კელვინამდე გაციებულ ზედენად ჰელიუმის ორმილიმეტრიან ფენაში. სითხემ მიღებული მიონიუმის ატომები ვაკუუმში, წამში 2.1 კილომეტრის სიჩქარით ამოისროლა, რაც მკვლევრებმა "ატომურ ქვემეხად" მონათლეს. ეს კონა ბევრად უფრო მოწესრიგებულია, ვიდრე მიონიუმისთვის აქამდე მიღწეული ნებისმიერი შედეგი, რომლის 2.2-მიკროწამიანი სიცოცხლის ხანგრძლივობაც მსგავს ექსპერიმენტებს აქამდე პრაქტიკულად შეუძლებელს ხდიდა.thebrighterside+1

"ჩვენ გადავდგით მნიშვნელოვანი ნაბიჯი საინტერესო ექსპერიმენტის განსახორციელებლად", – თქვა ETH ციურიხის პროფესორმა ანა სოტერმა, რომელიც კვლევას ხელმძღვანელობდა. "ჩვენ გვსურს გავზომოთ მიონის გრავიტაციული ურთიერთქმედება". გუნდი ვარაუდობს, რომ მონაცემთა დაახლოებით 100-დღიანი შეგროვების შემდეგ მიონიუმის გრავიტაციული აჩქარების გაზომვაში დაახლოებით ერთპროცენტიან სიზუსტეს მიაღწევენ, თუმცა ინტერფერომეტრია და სისტემური კონტროლი, რაც რეალური გრავიტაციული გაზომვისთვისაა საჭირო, ჯერ კიდევ დასამტკიცებელია.ethz+1

ფიზიკის ორი საყრდენის დაკავშირება

არცერთი ექსპერიმენტი არ წყვეტს კვანტურ მექანიკასა და ზოგად ფარდობითობას შორის არსებულ ხანგრძლივ შეუთავსებლობას. თუმცა, ერთად ისინი აფართოებენ ფრონტს აინშტაინის გრავიტაციის კვანტურ დონეზე შესამოწმებლად: ჩვეულებრივი რუბიდიუმის ატომებიდან, რომლებმაც საუკუნოვანი პროგნოზი დაადასტურეს, ეგზოტიკურ ხანმოკლე ნაწილაკებამდე, რომლებიც გრავიტაციით აქამდე არასდროს აუწონიათ.