Какво е квантова природа на гравитацията?

Пълното изследване е публикувано в списанието Physical Review X.

Квантово-гравитационна главоблъсканица

Нова ера на изследване на квантовата гравитация

Преодоляване на дилемата за делокализация

Проектиране на нов експеримент за преодоляване на шансовете

Теория за силата на заплитането

В обобщение, изследването на Лами и колегите му от Амстердам и Улм отваря нова глава в стремежа да се разкрие квантовата природа на гравитацията.

В проучване, публикувано в Physical Review X , изследователи от Амстердам и Улм предложиха иновативен експеримент, който може да хвърли светлина върху този вековен въпрос.

Изненадващо, изследователите все още разчитат на математическата машина на теорията на заплитането в квантовата информационна наука, за да анализират своя експеримент, въпреки липсата на физическо заплитане.

Лами и колегите му предложиха потенциално решение на тази безизходица. Техният експеримент има за цел да разкрие квантовостта на гравитацията, без да генерира никакво заплитане.

Лудовико Лами, математически физик от Университета на Амстердам и QuSoft , и колегите му са проектирали нов подход, който заобикаля предизвикателствата, пред които са изправени предишните експериментални предложения.

Основната пречка в предишните експериментални предложения е създаването на отдалечени, но свързани масивни обекти, известни като делокализирани състояния.

„Ние установяваме математически строги граници на определени експериментални сигнали за квантовост, които локалната класическа гравитация не би трябвало да може да преодолее. Ние внимателно анализирахме експерименталните изисквания, необходими за прилагане на нашето предложение в реални експерименти, и открихме, че въпреки че все още е необходима известна степен на технологичен напредък, подобни експерименти наистина биха могли да бъдат постижими скоро", допълва ученият.

„Преди нашата работа основната идея за експериментално решаване на този въпрос беше да се търси гравитационно индуцирано заплитане – начин, по който отдалечени, но свързани маси могат да споделят квантова информация . Съществуването на такова преплитане би фалшифицирало хипотезата, че гравитационното поле е чисто локално и класическо“, продължи той.

„Нашият екип проектира и изследва клас експерименти, включващи система от масивни „хармонични осцилатори“ – например торсионно махало, по същество подобно на това, което Кавендиш използва в своя прочут експеримент от 1797 г. за измерване на силата на гравитационната сила“, обяснява Лами.

„Централният въпрос, първоначално поставен от Ричард Фейнман през 1957 г., е да се разбере дали гравитационното поле на масивен обект може да влезе в така наречената квантова суперпозиция , където би било в няколко състояния едновременно“, обяснява Лами.

Гравитацията, силата, която държи краката ни на земята и планетите в орбита, е неразделна част от нашето ежедневие. Въпреки повсеместното си разпространение, истинската природа на гравитацията остава загадка. Учените все още се борят с въпроса дали гравитацията е фундаментално геометричен феномен, както е предложено от Айнщайн, или се управлява от законите на квантовата механика.

Най-тежкият обект, за който е наблюдавана квантова делокализация до момента, е голяма молекула, която е значително по-лека от най-малката маса на източника, чието гравитационно поле е открито. Това несъответствие тласна надеждата за експериментална реализация десетилетия в бъдещето, пише meteobalkans.com.

Стремежът към обединяване на квантовата механика и гравитационната физика е едно от най-значимите предизвикателства в съвременната наука. Напредъкът в тази област е възпрепятстван от невъзможността да се провеждат експерименти в режими, при които както квантовите, така и гравитационните ефекти са от значение.

Тяхното новаторско експериментално предложение, което разчита на математическата рамка на теорията на заплитането, без да изисква физическо заплитане, ни доближава до отговора на фундаменталния въпрос, поставен от Ричард Файнман преди повече от шест десетилетия.