Сто лет физики знали ответ, но не могли его проверить. Теперь команда Рона Фольмана построила интерферометр, в котором один атом одновременно падает и висит на месте — и впервые свела Эйнштейна с квантовой механикой.
Quantum Galileo Interferometer (QGI) — устройство, которое делает то, что 30 лет не удавалось ни одному атомному интерферометру.
Чтобы измерить фазу падающей волны, физики отправили один атом по двум путям сразу — и вернули его обратно.
Эйнштейн утверждал: свободно падающий наблюдатель не чувствует своего веса. В квантовом мире это означает — падающая волна не набирает «лишней» фазы. Эксперимент это показал впервые.
Чтобы понять, квантуется ли гравитация, нужны более тяжёлые объекты. Лаборатория Фольмана строит эксперимент с наноалмазами — на 10 порядков тяжелее атомов.
Описывает гравитацию и большие объекты — планеты, звёзды, галактики.
Описывает атомы и частицы — но отказывается работать с гравитацией.
Краеугольный камень теории Эйнштейна — теперь проверен в квантовой системе.
Нобелевский лауреат Роджер Пенроуз — соавтор: Вселенная не выдержит суперпозицию искривлённого пространства.
Если суперпозиция наноалмазов коллапсирует — гравитация квантована.
Никто прежде не показывал, что принцип эквивалентности работает в суперпозиции.
Квантовая механика и теория относительности уже давно помирились.
Суперпозиция — это когда объект «и там, и там» в нашем обычном мире.
Эксперимент уже доказал, что гравитация квантована.
Наоборот — две теории «упорно отказываются работать вместе», и часть физиков считает, что одна из них неверна.
Суперпозиция видна только у почти неподвижных, охлаждённых до нуля атомов — и рушится при любом измерении.
QGI лишь подтвердил принцип эквивалентности. Ответ на квантовость гравитации — впереди, за наноалмазами.
Падающий атом «не чувствует веса» — и его квантовая волна не набирает лишней фазы. Впервые проверено в суперпозиции.
Столько существовали атомные интерферометры, не умевшие совмещать падение и покой.
QGI — крошечный чип, а не гигантская установка. Вся магия — в микроскопических проводах.
Роджер Пенроуз и Лайош Диоши: Вселенная не может удерживать суперпозицию искривлённого пространства-времени — она должна коллапсировать. Наноалмаз в двух местах = суперпозиция двух кривизн. Увидим коллапс — докажем квантовость гравитации.
Если лаборатории Фольмана удастся поместить наноалмазы в суперпозицию, физика получит самый прямой тест на то, является ли гравитация квантовой. Это один из главных открытых вопросов науки.
Сто лет учёные знали уравнение, но не могли его проверить. Теперь атом, который падает и не падает, приоткрыл дверь к самой глубокой тайне физики — квантовой природе гравитации.