Този нов експеримент може най-накрая да обедини двете най-големи теории във физиката

(CC/Pixabay)

Идея за експеримент, който може да обедини упоритите области на квантовата механика и обща теория на относителността е даден нов живот от две групи физици от Обединеното кралство.

Фактът, че квантовата теория не работи добре с гравитацията, е огромен препъни камък във физиката, който отдавна е убягвал на някои от най-големите умове в науката.

Квантовата механика е моделирането на дискретни частици като вероятности, които не съществуват наистина, докато не сме заковали измерване. Не че квантовата физика е неясна – един век тестове я превърнаха в една от най-стабилните теории в науката.

Наред с квантовата механика еобщата теория на относителността, който описва маса, действаща върху непрекъсната, безпроблемна тъкан от пространство и време, за да ни даде гравитация. Общата теория на относителността също е една от най-надеждните теории, които имаме в науката, позволявайки ни да прогнозираме движението на обекти в голям мащаб с изключителна точност.

Но въпреки съответния им успех при описването на Вселената, двете теориимразят се взаимно.

Правейки нещата по-трудни е фактът, че гравитацията е сериозно трудна сила за изучаване в атомен мащаб.

„Огромен проблем е огромната слабост на гравитационното взаимодействие в сравнение с други фундаментални сили в природата“, физикът Сугато Бозе от Университета на Централен Лондон (UCL). обяснено на Светът на физиката .

„Например, дори електростатичната сила между два електрона изпреварва гравитационната сила между две килограмови маси с няколко порядъка.“

За да получите някаква кукичка на обща основа, известен американски физик Ричард Файнман излезе с експериментален дизайн през 1957 г.

Той си представи малка маса, която съществуваше като вероятност - или суперпозиция – между две места. Поставена в гравитационно поле, масата трябва да бъде свързана с квантовите свойства на гравитацията във феномен, наречензаплитане.

За да види дали полето е наистина квантувано в природата, Фейнман предложи да се потърсят признаци на интерференция между двете възможни местоположения, преди да се измери неговата „реална“ позиция.

Ако тези две възможни позиции се намесват една в друга, преди да се отделят от полето, гравитацията ще има квантова природа, която може да бъде изследвана.

Поне това е идеята.

Според авторите на две нови статии, фактът, че частица в суперпозиция все още може да се намесва сама в себе си - дори в класическо, непрекъснато гравитационно поле - оставя много място за съмнение.

Но сега те предлагат малко по-различен подход към експеримента, който може да изглади някои от недостатъците на теста и може би да реши един от най-големите проблеми в съвременната наука.

Дуо физици от Оксфордския университет представиха доказателство, че всеки две квантови системи могат да бъдат заплетени чрез трета система, но само ако тя също е квантована.

Това удобно отваря пътя за двойка маси - всяка в суперпозиция - да бъдат свързани отделно, като бъдат заплетени с квантова версия на гравитационно поле. Ако гравитацията не е квантова, значи няма заплитане .

Въз основа на този принцип, втори екип от UCL предложи подробности за действителен експеримент, който би могъл да използва хипотетичен „медиатор на квантовата гравитация“, за да заплита въртенето на двете отделни маси.

Такъв експеримент не би бил лишен от своите практически предизвикателства – огромният тласък и издърпване на електромагнитните сили може сам по себе си да бъде достатъчен, за да посредничи при заплитането, отмивайки всички потенциални ефекти на квантовата гравитация.

Но си струва да опитате, като се има предвид колко голяма може да бъде потенциалната награда. Да се ​​надяваме, че няма да се наложи да чакаме още 60 години, за да видим как се развива експериментът на Файнман.

Това изследване е публикувано в Писма за физически преглед тук и тук .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.