Zespół indyjsko-brytyjski proponuje eksperyment mający na celu sprawdzenie kwantowego zachowania grawitacji za pomocą kryształów diamentu

W ramach współpracy fizyków z Indii i Wielkiej Brytanii opracowano eksperyment mający na celu sprawdzenie, czy grawitacja wykazuje zachowanie kwantowe. Eksperymentem kieruje profesor Sougato Bose z University College London (UCL), w którym uczestniczy także dr Debarshi Das. Za pomocą tego nowego eksperymentu zespół zamierza zbadać, czy interakcje grawitacyjne podlegają osobliwym zasadom mechaniki kwantowej, podobnym do innych podstawowych oddziaływań, takich jak elektromagnetyzm. Eksperyment będzie mierzyć efekty grawitacyjne między dwoma maleńkimi kryształami diamentu, a wyniki mogą potencjalnie zmienić nasze rozumienie grawitacji.

Nowe podejście do testowania właściwości kwantowych grawitacji

Ten nowatorski eksperyment, zarysowane w Physical Review Letters wykorzysta maleńkie kryształki diamentu jako narzędzia do wykrywania potencjalnych zaburzeń kwantowych. Umieszczając jeden kryształ jako detektor, a drugi jako źródło grawitacji, badacze zamierzają obserwować, czy pomiar grawitacji powoduje zaburzenie w układzie. W fizyce klasycznej obserwacje nie wpływają na badany układ, ale mechanika kwantowa sugeruje coś innego. Zdaniem profesora Bose’a: „Po wyeliminowaniu błędów eksperymentalnych wszelkie zaobserwowane zakłócenia będą oznaczać zgodność grawitacji z zasadami kwantowymi”.

Rozwiązanie trwałej tajemnicy w fizyce

Fizycy od dawna starają się pogodzić grawitację z mechaniką kwantową, ustalonymi ramami zrozumienia pozostałych trzech podstawowych sił: elektromagnetyzmu, słabego oddziaływania jądrowego i silnego oddziaływania jądrowego. Kwantowe zachowanie tych sił jest dobrze udokumentowane, ale grawitacja konsekwentnie wymyka się podobnej klasyfikacji. Pomimo prób podejmowanych przez duże grupy badawcze, w tym eksperymentów z neutrinami na Antarktydzie, nie znaleziono jeszcze jednoznacznych dowodów na kwantowe efekty grawitacyjne.

Długoterminowa wizja testowania grawitacji kwantowej

Proponowana konfiguracja na stole zapewnia wydajny i kompaktowy sposób testowania grawitacji kwantowej, ale eksperyment opiera się na zaawansowanej technologii, która umożliwia manipulowanie i mierzenie przyciągania grawitacyjnego niezwykle lekkich nanodiamentów. Dr Das zauważył, że udoskonalenie tej techniki może zająć dekadę lub dłużej, i dodał, że „eksperyment na stole jest o wiele bardziej praktyczny niż rozwiązania alternatywne, takie jak zbudowanie akceleratora cząstek na skalę kosmiczną”.

Droga do zunifikowanej fizyki

Członkowie zespołu, tacy jak dr Dipankar Home z Instytutu Bose w Kalkucie, postrzegają eksperyment jako okazję do przetestowania przewidywań mechaniki kwantowej wyłącznie w odniesieniu do grawitacji. Chociaż teorie takie jak teoria strun próbują wypełnić lukę między mechaniką kwantową a grawitacją, nie istnieją żadne bezpośrednie dowody eksperymentalne.