Naše postojeće razumevanja gravitacije osmislio je pre jednog veka Albert Ajnštajn u svojoj teoriji opšte relativnosti. Teorija gravitaciju predstavlja kao zakrivljenost prostora-vremena (o tome smo pisali ovde). Ali teorija zakazuje blizu centra crne rupe ili u prvim trenucima stvaranja univerzuma i zato su fizičari u potrazi za kvantnim razumevanjem gravitacije.

Prema kvantnim fizičarima, kao i ostale sile prirode, i gravitacija mora imati kvantni oblik. Pokušaji objedinjavanja opšte teorije relativnosti i kvantne fizike već decenijama ne daju rezultate.

Novo osmišljeni eksperiment pruža potencijal da nam odgovori na pitanje: Da li je gravitacija zaista kvantna sila? Eksperiment, koji su osmislili naučnici iz laboratorije Berkeli i Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju (NIST), koristi dva najčudnija svojstva kvantne teorije: princip superpozicije i preplitanje.

U teorijama kvantne gravitacije, graviton je hipotetički kvant gravitacije. Posreduje silu gravitacione interakcije između dva masivna objekta. Ako graviton zaista postoji, on bi trebao povezati ili ispreplesti svojstva dva masivna tela.

Eksperiment nudi pametan način da se ispita da li se dva masivna tela zaista mogu isprepletati gravitacijom.

Eksperiment bi koristio hladan oblak atoma zarobljenih unutar nuklearnog interferometra. Interferometar ima dva kraka- levi i desni. Prema principu superpozicije, ako je svaki atom u oblaku u čistom, neometanom kvantnom stanju, on se nastoji prikazati kao talas koji istovremeno zauzima oba kraka. Kada se oba dela talasa rekombinuju, po jedan iz svakog kraka, oni će proizvesti interferencijski obrazac koji otkriva svaku promenu na njihovim putanjama zbog sile poput gravitacije.

Mala, u početku nepomična masa okačena kao klatno nalazi se neposredno izvan interferometra. Okačena masa i atom se gravitaciono privlače. Ako to gravitaciono privlačenje proizvodi isprepletenost, kako bi ono izgledalo?

Okačena masa će biti u korelaciji određenom lokacijom atoma - bilo desnim krakom interferometra ili levim. Kao rezultat toga, masa će početi da se ljulja levo ili desno. Ako se atom nalazi levo, klatno će početi da se ljulja ulevo; ako se atom nalazi desno, klatno će početi da se ljulja udesno. Gravitacija je isprepletala položaj atoma u interferometru sa pravcem u kojem klatno počinje da se ljulja.

Prepletanje položaja znači da je klatno efikasno izmerilo lokaciju atoma, usmerivši ga na određeno mesto unutar interferometra. Pošto atom više ne nalazi u superpoziciji u oba kraka istovremeno, interferencijski obrazac nestaje ili se smanjuje.

Skoro pola perioda kasnije, zaklaćena masa gubi svo sećanje na gravitaciono preplitanje kada se vrati na početnu tačku. A kada se vrati u početni položaj, podjednako je verovatno da će klatno izabrati lokaciju za atom u levom ili desnom kraku. U tom trenutku izbrisana je isprepletanost između mase i atoma i ponovo se pojavljuje obrazac atomske smetnje.

Pola perioda kasnije, klatno se ljulja na jednu ili drugu stranu. Ovo ponovo uspostavlja isprepletanost i ponovo smanjuje obrazac interferencije. Dok se klatno ljulja napred-nazad, obrazac se ponavlja - interferencija, smanjene interferencije, interferencija.

Daniel Carney, iz Nacionalnoj laboratoriji Lawrence Berkeley, rekao je: „Ovo urušavanje i oživljavanje interferencije bilo bi signal za isprepletanost. Bilo koji drugi fenomen osim gravitacionog preplitanja teško da može proizvesti takav ciklus."

Jake Taylor sa NIST-ovog Joint Quantum Institute at the University of Maryland rekao je: „Iako je idealan eksperiment možda deceniju ili više daleko od izgradnje, preliminarna verzija mogla bi biti spremna za samo nekoliko godina."

Referenca: Daniel Carney i dr., Using an Atom Interferometer to Infer Gravitational Entanglement Generation, PRX Quantum (2021). DOI: 10.1103/PRXQuantum.2.030330

https://www.techexplorist.com/gravity-truly-quantum-force/41099/