Фізики провели експеримент, який змусив одну з найвідоміших ідей Ейнштейна зіткнутися з дивним світом квантової механіки. Вченим вдалося безпосередньо виміряти передбачений ефект гравітації у квантовому об’єкті.
Міжнародна команда дослідників використала атоми рубідію, охолоджені майже до абсолютного нуля. За допомогою спеціального пристрою — Quantum Galileo Interferometer — вони змусили квантову хвилю атома розділитися на два шляхи.
Один атом — два шляхи
Одна частина хвилі залишалася практично нерухомою, оскільки магнітне поле компенсувало силу тяжіння. Інша частина могла вільно падати під дією гравітації. Потім обидві частини знову об’єднували. Через це виникала крихітна різниця у квантовій фазі — своєрідний «відбиток» того, як гравітація вплинула на атом. І результат виявився саме таким, як передбачала теорія.
Дослідники показали, що принцип еквівалентності Ейнштейна залишається сумісним із квантовою механікою в умовах цього експерименту. Простіше кажучи, навіть коли об’єкт поводиться як квантова хвиля й може перебувати на двох шляхах одночасно, гравітація продовжує підкорятися передбаченням теорії відносності.
Але до «теорії всього» ще далеко
Це відкриття звучить грандіозно, але фізики не стверджують, що нарешті об’єднали квантову механіку та гравітацію. Експеримент також не доводить, що сама гравітація є квантовою. Проте він відкриває новий спосіб перевіряти, де саме можуть виникнути суперечності між двома фундаментальними теоріями сучасної фізики.
Цікаво, що серед авторів роботи є нобелівський лауреат сер Роджер Пенроуз, який припускає: для достатньо масивних об’єктів квантова механіка може зрештою перестати працювати так, як ми її розуміємо. Нинішній експеримент ще не здатен перевірити цю гіпотезу.
Наступним кроком можуть стати значно важчі квантові об’єкти — аж до нанодіамантів. Якщо подібні експерименти вдасться провести, фізики зможуть наблизитися до однієї з найбільших загадок науки: чи можна нарешті описати квантовий світ і гравітацію однією теорією?
