Гравитация пронизывает каждую часть нашего мира, притягивая нас к Земле и связывая воедино Солнечную систему, галактики и Вселенную, по которой движется наша планета.
Тем не менее, мысль о том, что гравитация, невидимая сила, могла бы существовать обладать теми же квантовыми свойствами, что и самые мельчайшие части материи, — это одна из самых диких идей в физике, которую чертовски сложно проверить.
Теперь группа физиков из Нидерландов и Германии утверждает, что они разработали те самые эксперименты, которые могли бы выяснить, является ли гравитация фундаментально квантовой силой, ее свойства формируются в минимально возможных масштабах, или классической, геометрической, как предполагал Эйнштейн.
Три из четырех фундаментальных сил природы может быть описана квантовой механикой, но еще не гравитацией — самой слабой из всех. Выяснение того, является ли гравитация классической или квантовой по своей природе, могло бы помочь примирить эти очевидные различия, а также помочь разрешить некоторые из ныне неразгаданных загадок гравитации.
Обычно квантовая механика связана с мельчайшими частями нашего тела. мир, где мы видим квантовые эффекты наиболее четко: между субатомными частицами, такими как электроны, пакетами света, называемыми фотонами, целыми атомами и даже молекулами.
Однако теоретически все объекты – от планет до солнечных систем, целых галактик, и, возможно, вся Вселенная – может быть описана законами квантовой механики, существующими как спектр возможностей до того, как их начнут наблюдать.
Однако по мере того, как объекты увеличиваются в размерах, накапливая гравитацию, они имеют тенденцию терять их квантовые характеристики и допускают ошибку с классической стороны – именно так мы их и узнали.
Однако, если бы более тяжелые массы с более сильными гравитационными полями могли вести себя как квантовая частица, существующая в нескольких состояниях при раз и запутавшись, то обнаружить его будет безумно сложно. Это потому, что квантовая запутанность, которая до сих пор была основным тестом на «квантовость», невероятно хрупка и разрушается при малейшем возмущении даже на субатомных уровнях.
«Чрезвычайная слабость гравитационного взаимодействия, по сравнению со всеми другими силами, поставило нас в горькое положение, когда мы до сих пор не можем исследовать ее конечную природу», — пишут в своей статье Людовико Лами, физик-математик из Амстердамского университета, и его коллеги. p>
В предыдущих экспериментах по поиску квантовой запутанности между массами и их гравитационными полями самый тяжелый объект, который физики наблюдали, переходящий в запутанное состояние, был более чем в квинтиллион раз легче самой маленькой массы, для которой было обнаружено гравитационное поле. . По словам ученых, это все еще слишком мало, чтобы создать «заметное гравитационное поле».
Чтобы выйти из этого тупика, Лами и его коллеги вместо этого предложили серию экспериментов, которые могли бы выявить «квантовость» гравитацию без создания или обнаружения какого-либо запутывания.
В экспериментах будут задействованы два крутильных маятника, похожие на тот, который английский ученый Генри Кавендиш использовал для первого измерения силы гравитации в 1797 году, а также несколько щитов, зеркала и лазеры.
Эти эксперименты пока остаются полностью теоретическими, но это не помешало Лами и его коллегам вычислить верхние границы некоторых экспериментальных сигналов квантовости, которые гравитация, если она классическая, не должна быть в состоянии преодолеть.
«Мы тщательно проанализировали экспериментальные требования, необходимые для реализации нашего предложения в реальных экспериментах, — объясняет Лами, — и обнаружили, что, хотя некоторая степень технологического прогресса все еще необходима, такие эксперименты действительно скоро может оказаться в пределах досягаемости».
Однако в своих расчетах исследователи сделали некоторые предположения, которые горячо обсуждаются. Есть также дополнительные предложения относительно других настольных экспериментов, которые могли бы обнаружить квантовую гравитацию.
Исследование было опубликовано в Physical Review X.
Распределение воды внутри Луны, по-видимому, несколько однобокое. Поверхности двух полушарий Луны заметно отличаются друг от…
Чтобы сфотографироваться, лучшие цифровые камеры на рынке открывают свой затвор. -0.45px; "> В 2023 году…
Супермассивная черная дыра, 300 миллионов легких лет, на расстоянии астрофизиков в тупике. -> Это само…
Попытка понять сложность мозга немного похожа на попытку понять обширность пространства-она выходит далеко за рамки…
Ученые, пытающиеся обнаружить неуловимую массу нейтрино, крошечные «призрачные частицы», которые могли бы решить некоторые из…
Новые наблюдения показали, что мы ошибались по поводу продолжительности дня на Уране. Это на 28…