Физики подтвердили теорию Эйнштейна о гравитации в квантовом мире
Физики впервые наблюдали квантовый сдвиг, возникающий у объекта при свободном падении в гравитационном поле Земли. Этот эффект, предсказанный почти сто лет назад, подтверждает теорию относительности Эйнштейна. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances. Об этом рассказывает Science XXI.
В исследовании использовались сверххолодные атомы рубидия, переведенные в состояние квантовой суперпозиции. Один атом одновременно разделяли на две траектории: одна — свободное падение, другая — неподвижное состояние. После объединения состояний ученые заметили незначительное изменение фазы.
Эксперимент подтвердил принцип эквивалентности Эйнштейна, согласно которому невозможно локально различить ускорение и действие гравитации. Этот принцип уже проверялся для массивных тел с высокой точностью, а теперь его действие подтвердили и для квантовых объектов.
Группа под руководством Рона Фольмана из Университета Бен-Гуриона в Негеве охладила около 20 тысяч атомов рубидия до состояния конденсата Бозе — Эйнштейна. С помощью радио- и микроволновых импульсов атомы разделили на два магнитных состояния: одна часть под действием земного притяжения, другая удерживалась магнитным полем, компенсирующим гравитацию.
Максимальное расстояние между двумя частями состояния одного атома достигало около 7,5 микрометра. В ходе 633 запусков, продолжавшихся 5,3 часа, исследователи зарегистрировали 13 полных колебаний фазы, изменение которой соответствовало теоретическому расчету с точностью около 2,5%.
Ученые отметили, что полученные данные не выявили противоречий между квантовой физикой и гравитацией на достигнутом уровне точности. В будущем исследователи планируют проверить принцип эквивалентности в более сложных условиях, включая вращающиеся системы, а также провести аналогичные эксперименты с более тяжелыми объектами, такими как нанодаймонды.
