Tudomány
Taszíthat a gravitáció? Meghökkentő kvantumkísérlet borzolja a fizikusok kedélyét
Egy új elméleti javaslat szerint rendkívül precízen megtervezett kvantumkísérletben a gravitáció úgy viselkedhet, mintha taszító hatása lenne – valójában azonban nem a gravitáció válik visszataszítóvá, hanem két lehetséges gravitációs hatás kvantuminterferenciája hoz létre ellentétes irányú impulzusváltozást.
A tanulmány az arXiv előnyomtatási szerveren jelent meg. A szerzők: Pablo L. Saldanha a Federal University of Minas Gerais kutatója, valamint Chiara Marletto és Vlatko Vedral az University of Oxford munkatársai.
A javasolt asztali kísérlet lényege, hogy egyetlen apró tömeget két helyzet kvantumos szuperpozíciójába helyeznek. Ez a „forrás” tömeg egy közeli próbarészecskére gravitációs hatást fejt ki. Ha a gravitáció valóban kvantumos természetű, akkor a próbarészecske egyszerre két lehetséges gravitációs vonzást „érez”. Bizonyos feltételek mellett a két hatás kvantuminterferenciája azt eredményezheti, hogy a részecske átlagosan úgy mozdul el, mintha a gravitáció ellökné.
A kutatók hangsúlyozzák: ez nem jelent valódi, klasszikus értelemben vett taszító gravitációt. A furcsa hatás kizárólag abból fakad, hogy a gravitációs kölcsönhatás két kvantumos alternatívája egymással interferál.
A módszer a gravitáció által létrehozott kvantumos összefonódás kimutatására épül. Mivel klasszikus kölcsönhatások nem tudnak összefonódást létrehozni, egy ilyen jelenség megfigyelése erős bizonyíték lenne arra, hogy maga a gravitáció is hordoz kvantuminformációt.
A korábbi elképzelésekhez képest a mostani javaslat egyik fontos előnye, hogy nem két, hanem csak egyetlen tömeget kell szuperpozícióba helyezni. A másik részecske hagyományos kvantumállapotban maradhat, ami jelentősen csökkenti a kísérlet technikai nehézségeit.
A szerzők számításai szerint a mérhető hatás rendkívül kicsi, de speciális kvantum-méréstechnikai eljárásokkal felerősíthető. Ugyanakkor a kísérlet komoly kihívásokkal jár: az elektromágneses zavaró hatásokat, valamint a nagyon kis távolságokon fellépő egyéb erőket rendkívül pontosan kellene kiszűrni.
A tanulmány egyik legfontosabb üzenete, hogy a kvantumgravitáció vizsgálatához talán nincs szükség óriási részecskegyorsítókra vagy extrém kozmikus körülményekre. Elképzelhető, hogy mikrométeres mérettartományban, laboratóriumi kvantumrendszerekkel is tesztelhető, vajon a gravitáció valóban kvantumos természetű-e.
Ha a jövőben sikerülne megfigyelni a jósolt, „taszítónak tűnő” effektust, az nem adna teljes kvantumgravitációs elméletet – de erős bizonyítékot szolgáltatna arra, hogy a gravitáció nem lehet pusztán klasszikus kölcsönhatás.
Forrás: Tha Quantum Insider