Bilim insanları serbest düşen bir kuantum nesnesi üzerinde yerçekiminin etkisini ilk kez ölçtü

Uluslararası bir fizikçi ekibi, yerçekiminin serbest düşen bir atomun kuantum özellikleri üzerindeki etkisini ilk kez doğrudan ölçerek, Einstein'ın eşdeğerlik ilkesinin kuantum dünyasında da geçerli olduğunu doğruladı. Çarşamba günü Science Advances dergisinde yayınlanan sonuçlar, yerçekimi ve kuantum mekaniğinin nihayetinde nasıl uzlaştırılabileceğini anlamaya yönelik bir adım teşkil ediyor.thequantuminsider+1

Galileo'nun Kulesinin Kuantum Versiyonu

Negev Ben-Gurion Üniversitesi, Ulm Üniversitesi ve Oxford Üniversitesi'nden araştırmacıların liderliğindeki deneyde, Kuantum Galileo İnterferometresi adı verilen yeni bir cihaz kullanıldı. Nobel ödüllü Sir Roger Penrose'un da aralarında bulunduğu ekip, rubidyum atomu bulutlarını mutlak sıfırın hemen üzerine kadar soğuttu ve onları kuantum süperpozisyonuna yerleştirerek her bir atomun aynı anda iki yol boyunca hareket etmesine olanak tanıdı.quantumzeitgeist+1

Her bir atomun kuantum dalgasının bir kısmı, yerçekimine karşı koyan manyetik alanlar kullanılarak sabit tutulurken, diğeri yukarı fırlatıldı ve serbest düşüşe bırakıldı. İki yol yeniden birleştirildiğinde, ortaya çıkan girişim deseni, Einstein'ın eşdeğerlik ilkesinden türetilen tahminle eşleşen küçük bir kuantum faz farkı ortaya çıkardı.interestingengineering+1

Ben-Gurion Üniversitesi'nden baş yazar Ron Folman yaptığı açıklamada, "Bu, fiziğin en temel sorularından biri hakkında zorlu bir deneyi kapsamlı bir teorik yorumla birleştirmesi bakımından benzersiz bir makale" dedi. Oxford Üniversitesi'nden ortak yazar Vlatko Vedral ise şunları ekledi: "Bu deney, kuantum mekaniğini en ilgi çekici sınırlarından biri olan yerçekimine itiyor ve tahminlerinin bir kez daha geçerli olduğunu gösteriyor".thequantuminsider+2

Neyi Kanıtlıyor ve Neyi Kanıtlamıyor

Önceki deneylerde yerçekimini ölçmek için kuantum parçacıkları kullanılmış olsa da, araştırmacılar bunun serbest düşen bir nesnenin öngörülen kuantum fazının ilk doğrudan ölçümü olduğunu söylüyor. Sonuç, kuantum mekaniği ile yerçekimini birleştirmiyor ve yerçekiminin kendisinin kuantum olduğunu da kanıtlamıyor. Ancak, Einstein'ın çerçevesinin test edilen koşullar altında kuantum davranışıyla tutarlı kaldığını gösteriyor.interestingengineering+2

Çalışma ayrıca, Penrose'un kuantum mekaniğinin yeterince büyük kütleli nesneler süperpozisyonda yeterince uzun süre tutulduğunda bozulabileceğine dair önerisini de dışlamıyor. Mevcut deney, bu fikri araştırmak için gereken kütlelere veya zaman ölçeklerine ulaşmadı, ancak ekip halihazırda nanodiamondlar da dahil olmak üzere daha ağır nesneler kullanarak takip deneyleri üzerinde çalışıyor.thequantuminsider+1

Henüz İnşa Halindeki Bir Köprü

Bulgular, yerçekimi ile kuantum fiziği arasındaki sınıra yönelik ilginin arttığı bir dönemde geldi. Sadece birkaç gün önce, ayrı bir araştırma, Çin'in Tiangong uzay istasyonundaki serbest düşen atomların, zayıf eşdeğerlik ilkesini atomik ölçeklerde yüksek hassasiyetle doğruladığını bildirdi. Yakın tarihli bir başka teorik çalışma ise, kuantum yerçekiminin bazı belirgin işaretlerinin daha sıradan açıklamalara sahip olabileceği konusunda uyardı.sciencenews+1

Ben-Gurion deneyi, uzun süredir teorinin hakim olduğu bir alana ampirik bir dayanak ekliyor. Folman, "Modern fiziğin bu iki sütunu şimdiye kadar birleşik bir teorik çerçeve oluşturma çabalarından kaçtı, ancak bu karmaşık deney, böyle bir birleşmenin nasıl sağlanabileceğine dair daha fazla ipucu veriyor" dedi.thequantuminsider