ორმა ახალმა ექსპერიმენტმა კვანტურ მასშტაბზე აინშტაინის გრავიტაციის პრინციპი დაადასტურა

ამ კვირაში ჟურნალ Science Advances-ში გამოქვეყნებულმა ორმა დამოუკიდებელმა ექსპერიმენტმა აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ერთ-ერთი მთავარი ბურჯი განამტკიცა. კვლევებმა აჩვენა, რომ ეკვივალენტობის პრინციპი, იდეა, რომლის მიხედვითაც გრავიტაცია ყველა ობიექტს ერთნაირად ეპყრობა, კვანტურ სამყაროზეც ვრცელდება.

კვანტური ობიექტი თავისუფალ ვარდნაში

ერთ-ერთ ექსპერიმენტში ნეგევის ბენ-გურიონის უნივერსიტეტის, ოქსფორდის უნივერსიტეტისა და ულმის უნივერსიტეტის მკვლევრებმა შექმნეს მოწყობილობა, რომელსაც "კვანტური გალილეოს ინტერფერომეტრი" უწოდეს. მისი მეშვეობით მათ პირველად პირდაპირ გაზომეს თავისუფლად ვარდნილი ატომური ტალღური პაკეტის მიერ დაგროვილი კვანტური ფაზა. ჯგუფმა რუბიდიუმ-87-ის ატომები ბოზე-აინშტაინის კონდენსატამდე გააცივა და მიკროტალღური იმპულსები გამოიყენა თითოეული ატომის კვანტური ტალღის ორ გზად გასაყოფად: ერთი მაგნიტური ველების გამოყენებით დედამიწის მიმართ უძრავად ეჭირათ, მეორეს კი გრავიტაციის გავლენით თავისუფლად ვარდნის საშუალებას აძლევდნენ.thebrighterside+1

როდესაც ორი ტალღური პაკეტი ხელახლა გაერთიანდა, მათმა ინტერფერენციულმა სურათმა ხუთ საათზე მეტი ხნის გაზომვების განმავლობაში დაახლოებით 80 რადიანი დაგროვილი ფაზა გამოავლინა, რაც ზუსტად ემთხვევა კვანტურ მექანიკაში ეკვივალენტობის პრინციპის გამოყენებით პროგნოზირებულ მნიშვნელობას. "ეს ექსპერიმენტი კვანტურ მექანიკას მის ერთ-ერთ ყველაზე საინტერესო საზღვართან, გრავიტაციასთან აახლოებს და აჩვენებს, რომ მისი პროგნოზები კიდევ ერთხელ მართლდება", განაცხადა ოქსფორდის უნივერსიტეტის ფიზიკოსმა ვლატკო ვედრალმა.interestingengineering+1

ატომები ორბიტაზე

ცალკე, უჰანის ფიზიკისა და მათემატიკის ინსტიტუტში მინგ-შენგ ჟანის ხელმძღვანელობით მომუშავე ჯგუფმა ჩინეთის კოსმოსურ სადგურზე ეკვივალენტობის სუსტი პრინციპი გამოსცადა. მკვლევრებმა რუბიდიუმის ორი იზოტოპი თითქმის აბსოლუტურ ნულამდე გააცივეს და ატომურ ინტერფერომეტრში გაუშვეს, სადაც ლაზერულმა იმპულსებმა თითოეული ღრუბელი ხელახლა გაერთიანებამდე ორ კვანტურ გზად გაყო. ორბიტაზე 280 დღის განმავლობაში მონაცემთა შეგროვების შემდეგ აღმოჩნდა, რომ იზოტოპები აჩქარებას იდენტურად განიცდიდნენ 100 მილიონში დაახლოებით ხუთი ნაწილის სიზუსტით, რაც დაახლოებით სამი რიგით უფრო ზუსტია, ვიდრე მიკროგრავიტაციაში ატომებზე ჩატარებული ნებისმიერი წინა ტესტი.phys+1

ორბიტალურმა გარემომ მთავარი უპირატესობა უზრუნველყო: დედამიწის გარშემო უწყვეტმა თავისუფალმა ვარდნამ ატომებზე დაკვირვების საშუალება ბევრად უფრო დიდხანს მოგვცა, ვიდრე ეს ნებისმიერ დედამიწისპირა ლაბორატორიაშია შესაძლებელი.phys

რა რჩება პასუხგაუცემელი

არცერთი ექსპერიმენტი არ აერთიანებს კვანტურ მექანიკას ფარდობითობის ზოგად თეორიასთან. ბენ-გურიონის ჯგუფის შედეგი ადასტურებს კონკრეტულ ფაზურ დამოკიდებულებას, რაც შეესაბამება ეკვივალენტობის პრინციპს, თუმცა არ ამტკიცებს, რომ თვითონ გრავიტაციას აქვს კვანტური თვისებები. კოსმოსურ სადგურზე ჩატარებული გაზომვა ამცირებს სივრცეს, სადაც პრინციპის ნებისმიერი დარღვევა შეიძლება იმალებოდეს, თუმცა მას სრულად არ ხურავს.thebrighterside+1

ორივე ჯგუფი მიუთითებს მომავალ სამუშაოზე, რომელმაც შესაძლოა კვლევები კიდევ უფრო რთულ სფეროებში გადაიყვანოს. კვანტური გალილეოს ინტერფერომეტრის ჯგუფი მუშაობს ექსპერიმენტებზე ნანოალმასებით: ობიექტებით, რომლებიც საკმარისად მასიურია იმის შესამოწმებლად, ხდება თუ არა კვანტური სუპერპოზიციების გრავიტაციასთან დაკავშირებული კოლაფსი, როგორც ეს სერ როჯერ პენროუზმა ივარაუდა. ჟანის ჯგუფის თქმით, თავისუფალი ვარდნის უფრო ხანგრძლივ დროებსა და უფრო მშვიდ პლატფორმებს შეუძლია ორბიტალური სიზუსტე კიდევ უფრო გაზარდოს. ჯერჯერობით კი აინშტაინის საუკუნოვანმა პრინციპმა კიდევ ორი ტესტი გაიარა უვნებლად.phys+1