Science Advances: гравитация Эйнштейна подтверждена на квантовом уровне
Международная группа физиков впервые наблюдала влияние гравитации на падающий квантовый объект, подтвердив верность теории Альберта Эйнштейна на микроскопическом уровне. В новом эксперименте, результаты которого опубликованы в журнале Science Advances, ученые разделили атом на две части и проследили, как земное притяжение меняет его квантовое состояние.
Исследователи из Оксфордского университета и их коллеги охладили облако атомов рубидия почти до абсолютного нуля и поместили их на специальный чип. С помощью микроволновых импульсов и магнитных полей специалисты привели частицы в состояние суперпозиции — каждая из них стала двигаться одновременно по двум траекториям. Одну часть атома удерживали на месте, полностью компенсируя силу тяжести, а второй позволили свободно падать, после чего обе ветви соединили.
При слиянии волн ученые зафиксировали квантовую интерференцию, которая позволила измерить разницу фаз между неподвижной и падавшей частью частицы. Результат полностью совпал с предсказаниями принципа эквивалентности Эйнштейна, примененного к квантовым объектам. «Это уникальная работа, объединяющая сложный эксперимент с глубоким теоретическим толкованием одного из самых фундаментальных вопросов физики: как гравитацию и квантовую теорию объединить в единое понимание устройства Вселенной», — отметил ведущий автор исследования профессор Рон Фолман из Университета Бен-Гуриона.
Открытие не объединяет две теории в единое целое, но доказывает, что законы гравитации остаются неизменными даже в загадочном квантовом мире. Соавтором исследования стал нобелевский лауреат по физике профессор Роджер Пенроуз из Оксфордского университета. Ученый полагает, что для достаточно массивных объектов квантовая механика может перестать работать. Хотя текущий эксперимент не смог проверить эту гипотезу из-за малой массы атомов, в дальнейшем команда планирует испытать более тяжелые объекты, включая наноалмазы (углеродную наноструктуру, которая имеет ту же кристаллическую решетку, что и обычный алмаз).
Принцип эквивалентности, сформулированный Эйнштейном более века назад, гласит, что для наблюдателя, находящегося в свободном падении, гравитация исчезает — человек, падающий в лифте, например, почувствует невесомость. До сих пор это правило многократно подтверждалось на макроскопических телах, но проверить его на квантовых частицах, способных вести себя как волны и находиться в нескольких местах одновременно, было технически невозможно. Созданное физиками устройство под названием «Квантовый интерферометр Галилея» позволило преодолеть этот барьер и впервые заглянуть на стык двух главных теорий современной науки.
Ранее физики впервые «сфотографировали» движение пустоты.
???? Самое важное в одном месте — «Газета.Ru» теперь и в MAX.